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Die Anmeldung betrifft einen Bremsklotz für ein Scheibenbremssystem und ein Scheibenbremssystem.
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Bremseningenieure sind auf der Suche nach robusten Lösungen zur Unterdrückung von Quietschgeräuschen (tonale, laute Geräusche, die typischerweise in Frequenzen zwischen 1000 und 16000 Hz auftreten) in Scheibenbremssystemen. Es sind verschiedene Lösungen bekannt, um die Geräusch-, Vibrations- und Härte-Eigenschaften (engl.: noise, vibration, harshness, NVH) zu verbessern, darunter ein auf die Rückseite einer Rückenplatte einer Bremsklotzbaugruppe geklebtes Stahlblech, verschiedene Fasen an einem Belag der Bremsklotzbaugruppe, Schlitze an Belagoberflächen, die die Scheibe berühren, Änderungen am Reibmaterial der Bremsklötze, eine Unterschicht, die das Reibmaterial mit der Rückenplatte verbindet, und zusätzliche massive Körper an bestimmten Bauteilen wie dem Träger oder dem Gehäuse. Die Hauptwirkung der Unterlage besteht darin, Systemmoden voneinander zu entkoppeln. Diese Lösungen können zwar zur Verbesserung der Quietschgeräuscheigenschaften beitragen, aber in den meisten Fällen funktionieren diese Lösungen nur unter bestimmten Bremsbedingungen (niedrige oder hohe Frequenz, kalte oder warme Temperatur) gut. Stand der Technik ist z. B. im Dokument
DE 197 06 122 A1 zu finden. Weiteren Stand der Technik verwandter Art beschreiben die Druckschriften
DE 10 2007 012 473 A1 ,
JP 2008- 95 816 A ,
JP 2000-110 862 A ,
JP 2005- 127 441 A ,
JP H05- 157 133 A ,
DE 199 54 309 A1 ,
US 2017 / 0 146 082 A1 und
JP H08- 93 807 A.
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In Anbetracht der vorgenannten Aspekte ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Bremsklotz für ein Scheibenbremssystem bereitzustellen. Insbesondere ist es Gegenstand der Anmeldung, eine kompakte und robuste Bremsklotz-Baugruppe mit geringer Masse zu geringen Kosten bereitzustellen, die Geräusche, insbesondere Knackgeräusche, die beim Rückwärtsbremsen auftreten, und Klappergeräusche, d.h. nichtharmonische Geräusche, die typischerweise bei Fahrten auf unebener Straße auftreten, zuverlässig unterdrückt. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Anmeldung, ein verbessertes Scheibenbremssystem mit diesen Vorteilen bereitzustellen.
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Dieses Ziel wird erreicht durch einen Bremsklotz für ein Scheibenbremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Scheibenbremssystem mit den Merkmalen eines weiteren Anspruchs. Optionale weitere Merkmale und Weiterentwicklungen werden deutlich anhand der abhängigen Ansprüche und der speziellen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren.
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Der vorgeschlagene Bremsklotz für ein Scheibenbremssystem umfasst eine Rückenplatte mit einer Vorderseite, die einer Bremsscheibe des Scheibenbremssystems zuzuwenden ist, und eine Reibschicht, die auf der Vorderseite der Rückenplatte angeordnet ist, um eine Reibfläche der Bremsscheibe zu berühren. Die Rückenplatte umfasst einen Führungsvorsprung, der so gestaltet ist, dass er gleitend in einer Führungsaussparung eines Trägers des Scheibenbremssystems aufgenommen werden kann. Der Führungsvorsprung kann ein Ohrabschnitt der Rückenplatte sein. Die Führungsaussparung des Trägers kann eine Führungsrille sein. Der Führungsvorsprung der Rückenplatte umfasst einen ausgewölbten Abschnitt. Der ausgewölbte Abschnitt ist eingerichtet, sich in Richtung einer Führungsfläche der Führungsaussparung des Trägers zu erstrecken, um die Breite eines Spalts zwischen dem Führungsvorsprung der Rückenplatte im Bereich des ausgewölbten Abschnitts und einem benachbarten Teil des Scheibenbremssystems zu verringern.
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Durch den ausgewölbten Abschnitt kann im Vergleich zum Stand der Technik eine besser definierte Kontaktfläche zwischen dem Bremsklotz und dem Träger erreicht werden. Es wurde festgestellt, dass einer der Hauptmechanismen, die zu Bremsgeräuschen, insbesondere Quietschgeräuschen, führen, die Relativbewegung zwischen den Komponenten des Scheibenbremssystems sein kann, die sich gegenseitig berühren können. Eine Relativbewegung zwischen dem Bremsklotz und dem Träger in axialer Richtung kann während des Bremsens bei Betätigung der Bremse und nach dem Bremsen beim Lösen der Bremskraft erforderlich sein. Insbesondere bei den bekannten Bremssystemen kann eine solche Relativbewegung jedoch zu einem unerwünschten Quietschgeräusch führen. Auch Relativbewegungen in anderen Richtungen, d. h. in radialer und tangentialer Richtung, können zu unerwünschten Geräuschentwicklungen führen. Der ausgewölbte Abschnitt ermöglicht es den Bremsingenieuren, die Relativbewegung zwischen den verschiedenen Teilen des Scheibenbremssystems zu kontrollieren. Außerdem ermöglicht der ausgewölbte Abschnitt eine bessere Kontrolle über die Kontaktflächen, die bei einer solchen Relativbewegung entstehen. Es wurde festgestellt, dass kleinere Kontaktflächen während der Relativbewegung ein besseres dynamisches Verhalten des Scheibenbremssystems ergeben. Durch den ausgewölbten Abschnitt werden große Gleitflächen vermieden, die eine Ursache für erhöhte Geräuschentwicklung sein können. Außerdem kann der ausgewölbte Abschnitt die Auslenkung des Bremsklotzes infolge eines Bremsmoments verringern, wodurch das Auftreten von Quietschgeräuschen reduziert wird. Außerdem trägt der ausgewölbte Abschnitt, der Teil der Führungsaussparung ist, zur Geräuschreduzierung bei, da die Relativbewegung und die Reibungskräfte speziell in dem Bereich reduziert werden, der einen großen Teil der Kräfte zwischen dem Bremsklotz und dem Träger bei der Bremsbetätigung überträgt. Der ausgewölbte Abschnitt verbessert auch das Klickgeräusch, das beim Rückwärtsbremsen auftritt, und das Klappern, d. h. nichtharmonische Geräusche, die typischerweise beim Fahren auf einer unebenen Straße auftreten. Im Vergleich zum Stand der Technik ermöglicht der Bremsklotz der vorliegenden Erfindung ein robustes Design, das sich nicht mit der Zeit oder durch Abnutzung verändert (im Vergleich beispielsweise zu bekannten Schlitzen oder Fasen). In der Regel führt der ausgewölbte Abschnitt im Vergleich zu bekannten Bremsklötzen nicht zu zusätzlicher Masse und zusätzlichen Kosten.
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Die Anmeldung bezieht sich weiterhin auf ein Scheibenbremssystem. Das Scheibenbremssystem kann den Bremsklotz wie oben oder unten beschrieben umfassen. Außerdem kann das Scheibenbremssystem den Träger umfassen. Der Bremsklotz kann eingerichtet sein, bei Betätigung der Bremse gegenüber dem Träger in axialer Richtung zu gleiten. Die axiale Richtung kann parallel zu einer Drehachse einer Bremsscheibe verlaufen. In den meisten Fällen ist das Scheibenbremssystem eine Schwimmsattelbremse. Das Scheibenbremssystem kann einen Bremskolben und/oder einen Bremssattelfinger umfassen. Der Bremskolben oder Bremssattelfinger kann eingerichtet sein, gegen eine Rückseite des Bremsklotzes zu drücken, um die Reibschicht des Bremsklotzes gegen die Reibfläche der Bremsscheibe zu drücken.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Scheibenbremssystem eine Bremsklotzfeder. Die Bremsklotzfeder kann zumindest teilweise zwischen dem Führungsvorsprung der Rückenplatte und der Führungsaussparung des Trägers angeordnet sein. Die Bremsklotzfeder ist in der Regel ein Blechteil. In den meisten Ausführungsformen wird die Bremsklotzfeder bei der Montage des Scheibenbremssystems in die Führungsaussparung des Trägers eingesetzt. In anderen Ausführungsformen wird die Bremsklotzfeder jedoch bei der Montage des Scheibenbremssystems an der Rückenplatte befestigt. Die Bremsklotzfeder kann den direkten Kontakt zwischen Bremsklotz und Träger verhindern. Die Bremsklotzfeder kann sich positiv auf das Korrosionsverhalten auswirken. Darüber hinaus kann die Bremsklotzfeder eine Leichtgängigkeit des Bremsklotzes gegenüber dem Träger weiter verbessern. Ferner kann die Bremsklotzfeder zusammen mit dem ausgewölbten Abschnitt des Führungsvorsprungs der Rückenplatte eine Abstützung und/oder einen Anschlag in tangentialer und radialer Richtung bieten und einen festen Sitz des Bremsklotzes in der Führungsaussparung des Trägers erreichen. Dadurch kann eine unerwünschte Bewegung und/oder Drehung des Bremsklotzes weiter verhindert werden.
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In anderen Ausführungsformen ist jedoch keine Bremsklotzfeder zwischen dem Führungsvorsprung der Rückenplatte und der Führungsaussparung des Trägers vorgesehen. So kann beispielsweise zwischen dem ausgewölbten Abschnitt des Führungsvorsprungs der Rückenplatte und der Führungsaussparung des Trägers nichts als Luft sein.
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Bei dem benachbarten Teil, der der dem Führungsvorsprung in einem Bereich des ausgewölbten Abschnitts am nächsten liegende Teil des Scheibenbremssystems sein kann, kann es sich also um den Träger, insbesondere dessen Führungsaussparung oder eine Führungsfläche davon, oder um die zwischen Träger und Bremsklotz angeordnete Bremsklotzfeder handeln, falls die Bremsklotzfeder vorgesehen ist. Der Führungsvorsprung ein Führungsvorsprungkörper aufweisen. Außerdem kann der ausgewölbte Abschnitt an dem Führungsvorsprungkörper befestigt werden. Typischerweise ragt der ausgewölbte Abschnitt, insbesondere vom Führungsvorsprungkörper, in Richtung des angrenzenden Teils vor.
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Wie oben beschrieben, ermöglicht der ausgewölbte Abschnitt des Führungsvorsprungs eine Verringerung des Abstands zwischen dem Träger und dem Bremsklotz für einen gut definierten Kontakt zwischen dem Bremsklotz und dem Träger. In den meisten Ausführungsformen beträgt die Breite des Spalts zwischen dem Führungsvorsprung der Rückenplatte im Bereich des ausgewölbten Abschnitts und dem benachbarten Teil des Scheibenbremssystems, insbesondere dem Träger oder der Bremsklotzfeder, höchstens 0,8 mm, insbesondere höchstens 0,6 mm. Die Breite des Spalts kann in einigen Ausführungsformen sogar auf Null reduziert werden, was bedeutet, dass sich der ausgewölbte Abschnitt und das angrenzende Teil zumindest bei Betätigung der Bremse im Wesentlichen berühren. In einigen Ausführungsformen berühren sich der ausgewölbte Abschnitt und das angrenzende Teil auch in einem unbelasteten Zustand des Scheibenbremssystems im Wesentlichen gegenseitig. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Breite des Spalts mindestens 0,2 mm, insbesondere mindestens 0,4 mm beträgt, wenn die Bremse nicht betätigt ist. In der Regel ist der ausgewölbte Abschnitt so gestaltet, dass er bei Betätigung der Bremse in direktem Kontakt mit dem angrenzenden Teil des Scheibenbremssystems steht. Ist die Bremsklotzfeder vorgesehen, so beträgt die Breite eines Spalts zwischen der Führungsfläche der Führungsaussparung des Trägers und einer Außenfläche der Bremsklotzfeder im Bereich des ausgewölbten Abschnitts des Führungsvorsprungs der Rückenplatte des Bremsklotzes mindestens 0,4 mm und/oder höchstens 1 mm, beispielsweise 0,6 mm.
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Um die Übertragung des Bremsmoments an der Schnittstelle zwischen dem Bremsklotz und dem Träger weiter zu verbessern und die Relativbewegung zwischen diesen Teilen zu verringern, kann der ausgewölbte Abschnitt einen abgerundeten, dem Träger zugewandten Bereich aufweisen. Auf diese Weise wird die Relativbewegung zwischen Träger und Bremsklotz so minimiert, dass eine glatte und kleine Kontaktfläche erreicht wird. Der ausgewölbte Abschnitt kann einen Kuppenabschnitt bilden. Ein Teil des Kuppenabschnitts kann einen Kontaktabschnitt des ausgewölbten Abschnitts bilden, der so gestaltet ist, dass er mit dem angrenzenden Teil in Kontakt kommt. Der Kuppenabschnitt kann ein abgerundeter Teil sein. Insbesondere kann der ausgewölbte Abschnitt in einigen Ausführungsformen zumindest in einem Teil im Wesentlichen die Form einer Kugelkalotte haben. In einigen Ausführungsformen kann der Kontaktabschnitt im Wesentlichen punktförmig sein. In anderen Ausführungsformen ist der Kontaktabschnitt im Wesentlichen linienförmig. Der linienförmige Kontaktabschnitt bezieht sich in der Regel auf eine Linie, die sich in axialer Richtung erstreckt.
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In bevorzugten Ausführungsformen hat der ausgewölbte Abschnitt des Kuppenabschnitts jedoch einen Krümmungsradius von höchstens 5 mm. Auf diese Weise kann eine noch besser definierte Kontaktfläche zwischen dem Bremsklotz und dem Träger erreicht werden, um die Geräuschentwicklung weiter zu reduzieren. Insbesondere der Kuppenabschnitt des ausgewölbten Abschnitts hat einen Krümmungsradius von höchstens 3 mm.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Rückenplatte einen Rückenplattenkörper. Der Führungsvorsprung der Rückenplatte kann in tangentialer Richtung aus dem Rückenplattenkörper hervorstehen. Auf diese Weise kann sich der Führungsvorsprung in seitlicher Richtung erstrecken und einen führenden oder einen nachlaufenden Abschnitt des Bremsklotzes oder eines Teils davon definieren. Die Rückenplatte kann einen weiteren Führungsvorsprung mit einem ausgewölbten Abschnitt aufweisen. Letztere kann alle oder einige der Merkmale des ausgewölbten Abschnitts des Führungsvorsprungs aufweisen. Der Führungsvorsprung kann einen führenden Abschnitt des Bremsklotzes definieren, und der andere Führungsvorsprung kann einen nachlaufenden Abschnitt des Bremsklotzes definieren. Der ausgewölbte Abschnitt des Führungsvorsprungs und der ausgewölbte Abschnitt des anderen Führungsvorsprungs können sich nach einigen Ausführungsformen in Größe und/oder Form unterscheiden.
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Zur weiteren Verbesserung der Geräuscheigenschaften kann sich der ausgewölbte Abschnitt in tangentialer Richtung erstrecken. Der ausgewölbte Abschnitt erstreckt sich typischerweise von dem Führungsvorsprungkörper in tangentialer Richtung. Es wurde festgestellt, dass der definierte Kontakt, der durch den ausgewölbten Abschnitt entsteht, die Geräuschreduzierung aufgrund der Relativbewegung der Teile in realistischen Bremsszenarien weiter verbessert, wenn sich der ausgewölbte Abschnitt in der tangentialen Richtung erstreckt.
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In anderen Ausführungsformen erstreckt sich der ausgewölbte Abschnitt jedoch in einer radialen Richtung. In dieser Ausführungsform erstreckt sich der ausgewölbte Abschnitt typischerweise vom Führungsvorsprungkörper in radialer Richtung. Die radiale Richtung kann eine Aufwärts- und/oder eine Abwärtsrichtung sein, also eine positive oder negative radiale Richtung. Die radiale Richtung kann rechtwinklig zur tangentialen Richtung verlaufen. Wenn sich der ausgewölbte Abschnitt in radialer Richtung erstreckt und sich der Führungsvorsprung der Rückenplatte in tangentialer Richtung vom Rückenplattenkörper erstreckt, bildet der ausgewölbte Abschnitt typischerweise einen hinterschnittenen Abschnitt (in tangentialer Richtung gesehen). Auf diese Weise kann eine weitere Reduzierung der Geräuschentwicklung erreicht werden, indem die Breite des Spalts zwischen dem Führungsvorsprung der Rückenplatte und dem angrenzenden Teil verringert wird.
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In einigen Ausführungsformen umfasst der Führungsvorsprung der Rückenplatte einen zweiten ausgewölbten Abschnitt. Der zweite ausgewölbte Abschnitt kann so gestaltet sein, dass er sich in Richtung der Führungsfläche der Führungsaussparung des Trägers erstreckt, um die Breite eines Spalts zwischen dem Führungsvorsprung der Rückenplatte und dem angrenzenden Teil im Bereich des zweiten ausgewölbten Abschnitts zu verringern. Auf diese Weise kann die Kontrolle über die Kontaktfläche zwischen Bremsklotz und Träger weiter verbessert werden. Der zweite ausgewölbte Abschnitt kann eines oder alle der Merkmale aufweisen, die oben oder unten im Hinblick auf den ausgewölbten Abschnitt erörtert werden.
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Beispielsweise kann sich der ausgewölbte Abschnitt in tangentialer Richtung und der zweite ausgewölbte Abschnitt in radialer Richtung erstrecken. Auf diese Weise wird eine weitere Steuerung der Relativbewegung und damit der relativen Kontaktflächen in tangentialer und radialer Richtung durch den ausgewölbten Abschnitt und den zweiten ausgewölbten Abschnitt erreicht, um den Kontakt weiter zu verbessern und die Geräuschentwicklung zu verringern. In anderen Ausführungsformen erstrecken sich jedoch sowohl der ausgewölbte Abschnitt als auch der zweite ausgewölbte Abschnitt in tangentialer Richtung. Zusätzlich oder alternativ können sich der ausgewölbte Abschnitt und der zweite ausgewölbte Abschnitt beide in radialer Richtung erstrecken. Auf diese Weise kann ein definierter Kontakt gewährleistet werden, wenn der Bremsklotz zu einer gewissen Drehbewegung neigt. In dieser Ausführungsform können der ausgewölbte Abschnitt und der zweite ausgewölbte Abschnitt nebeneinander auf dem Führungsvorsprungkörper angeordnet sein und sich in der gleichen Richtung vom Führungsvorsprungkörper aus erstrecken. Auf diese Weise kann die Stabilität weiter erhöht und die Geräuschdämpfung durch die Relativbewegung von Bremsklotz und Träger verbessert werden.
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Der Führungsvorsprung kann außerdem einen dritten ausgewölbten Abschnitt umfassen. Der dritte ausgewölbte Abschnitt kann jedes oder alle der Merkmale aufweisen, die oben oder unten in Bezug auf den ausgewölbten Abschnitt und/oder den zweiten ausgewölbten Abschnitt erörtert werden. Zum Beispiel kann sich der ausgewölbte Abschnitt in einer positiven radialen Richtung, z.B. nach oben, der zweite ausgewölbte Abschnitt in tangentialer Richtung und der dritte ausgewölbte Abschnitt in einer negativen radialen Richtung, z.B. nach unten, erstrecken. Auf diese Weise kann eine Reduzierung der Geräuschentwicklung durch einen gut definierten Kontakt zwischen dem Führungsvorsprung des Bremsklotzes und dem Träger in drei Richtungen erreicht werden.
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Der Führungsvorsprung ist im Wesentlichen kugelförmig. Diese Ausführungsform ist ein Beispiel dafür, dass durch einen gut definierten Kontakt zwischen dem Führungsvorsprung des Bremsklotzes und dem Träger in drei Richtungen eine Reduzierung der Geräuschentwicklung erreicht werden kann. In dieser Ausführungsform bilden ein Teil oder Teile des im Wesentlichen kugelförmigen Führungsvorsprungs den ausgewölbten Abschnitt, in einigen Fällen den zweiten und in einigen Fällen den dritten ausgewölbten Abschnitt. Eine axiale Fläche, insbesondere die Vorder- und/oder Rückfläche des Führungsvorsprungs, kann flach sein, so dass der im Wesentlichen kugelförmige Führungsvorsprung eine abgeflachte Kugel sein kann. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung des Führungsvorsprungs durch andere Teile des Scheibenbremssystems, z. B. durch eine Rückzugsfeder, vermieden werden. Es ist bevorzugt, dass der Führungsvorsprung und/oder der Kuppenabschnitt des ausgewölbten Abschnitts und/oder die Kuppenabschnitte des zweiten und/oder dritten ausgewölbten Abschnitts einen Krümmungsradius von höchstens 10 mm aufweisen. Die Führungsaussparung des Trägers und insbesondere die Führungsfläche des Trägers können zumindest in Bereichen eine konkave Krümmung aufweisen. Die konkave Krümmung kann so gestaltet sein, dass sie den im Wesentlichen kugelförmigen Führungsvorsprung aufnimmt.
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In einigen Ausführungsformen ist zumindest ein Teil der Oberfläche des ausgewölbten Abschnitts aus einem Antihaftmaterial gebildet oder damit bedeckt. Zum Beispiel ist zumindest ein Teil der Oberfläche des ausgewölbten Abschnitts durch eine Antihaftbeschichtung gebildet oder mit dieser bedeckt. Auf diese Weise kann das Stick-Slip-Phänomen reduziert werden, um die Geräusche, die durch die Relativbewegung des Bremsklotzes und des angrenzenden Teils entstehen, weiter zu verringern. Das Antihaftmaterial ist zum Beispiel Polytetrafluorethylen. In einigen Beispielen kann der ausgewölbte Abschnitt oder zumindest ein Teil des ausgewölbten Abschnitts aus einem Material bestehen, das weicher ist als ein Material des Führungsvorsprungkörpers oder ein Material des Rückenplattenkörpers, um die Geräuscheigenschaften des Scheibenbremssystems weiter zu verbessern.
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Sowohl der Führungsvorsprungkörper als auch der ausgewölbte Abschnitt können durch ein einstückiges Teil gebildet werden. Das einstückige Teil kann ein nicht gefügtes Teil oder ein monolithisches Teil sein. Auf diese Weise wird eine stabile Anordnung mit guten Geräuscheigenschaften erreicht.
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Der Führungsvorsprungkörper ist in der Regel mit dem Rückenplattenkörper verbunden. In einigen Ausführungsformen sind der Führungsvorsprung und der Rückenplattenkörper als miteinander gefügte Teile ausgebildet. Auf diese Weise kann die Herstellung der Rückenplatte vereinfacht werden, insbesondere in den Fällen, in denen der ausgewölbte Abschnitt einen hinterschnittenen Bereich bildet und/oder der ausgewölbte Abschnitt sich in radialer Richtung erstreckt. Der Führungsvorsprung kann mit dem Rückenplattenkörper verschraubt, in diesen eingesteckt und/oder mit diesem verschweißt sein.
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Die Rückenplatte und/oder der Rückenplattenkörper können gegossen oder geschmiedet sein. Die Dicke des Rückenplattenkörpers kann mindestens 3 mm und/oder höchstens 8 mm, z. B. 5 mm, betragen. Die Dicke des Führungsvorsprungs kann mindestens 2 mm und/oder höchstens 10 mm, zum Beispiel 5 mm, betragen. Die Rückenplatte und/oder der Rückenplattenkörper weist typischerweise Stahl, Phenolharz, Aluminium, Hartplastik oder Gusseisen auf oder ist daraus hergestellt. Der Träger weist typischerweise Stahl, Aluminium oder Grauguss auf oder ist daraus hergestellt.
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Das Scheibenbremssystem kann einen weiteren Bremsklotz umfassen, der alle oder einige der oben oder unten beschriebenen Merkmale des Bremsklotzes aufweist. Der Bremsklotz kann eingerichtet sein, durch den Bremssattelfinger gedrückt zu werden, während der andere Bremsklotz eingerichtet sein kann, durch den Bremskolben gedrückt zu werden. Der Bremsklotz und der andere Bremsklotz können sich nach einigen Ausführungsformen in Größe und/oder Form unterscheiden.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben.
- 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Bremsklotzes und einer Bremsscheibe,
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Bremsklotzes,
- 3(a) und (b) zeigen schematische Querschnittsansichten von Teilen eines Trägers und des Bremsklotzes gemäß verschiedenen Ausführungsformen,
- 4(a) bis (c) zeigen schematische Querschnittsansichten von Teilen eines Trägers und des Bremsklotzes gemäß weiteren Ausführungsformen,
- 5(a) und (b) zeigen schematische Querschnittsansichten eines Teils einer Rückenplatte gemäß anderen Ausführungsformen, und
- 6(a) bis (c) zeigen Querschnittsansichten gemäß weiteren Ausführungsformen.
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1 zeigt eine Bremsscheibe 1 eines Scheibenbremssystems für ein Fahrzeug. Das Scheibenbremssystem kann ein Bremssattelgehäuse, einen Bremssattelfinger und einen Bremskolben umfassen. Das Scheibenbremssystem umfasst ferner einen Bremsklotz 2, der relativ zum Bremssattelfinger oder zum Bremskolben so befestigt werden kann, dass der Bremssattelfinger oder der Bremskolben den Bremsklotz 2 bei Betätigung der Bremse in axialer Richtung gegen die Bremsscheibe 1 drückt. Der Bremsklotz 2 weist eine Reibschicht 3 auf, die bei Betätigung des Scheibenbremssystems, z. B. bei hydraulischer oder elektrischer Betätigung, gegen eine Reibfläche der Bremsscheibe 1 gedrückt wird. Die Reibschicht 3 enthält ein Material, das beim Zusammenwirken mit der Bremsscheibe 1 eine gute Bremsleistung und Wärmeübertragung aufweist. Die Reibschicht 3 ist an einer Vorderseite 4 einer Rückenplatte 5 befestigt, die dem Bremsklotz 2 strukturelle Stabilität verleiht. Der Bremskolben oder der Bremssattelfinger ist so gestaltet, dass er gegen eine Rückseite 6 der Rückenplatte 5 drückt, um die Reibschicht 3 gegen die Bremsscheibe 1 zu drücken. In den meisten Ausführungsformen ist die Rückenplatte 5 aus Metall, insbesondere Stahl, hergestellt. Die Dicke der Rückenplatte 5 kann z. B. 5 mm betragen. Die Reibschicht 3 kann eine Dicke von zum Beispiel mindestens 8 mm und/oder höchstens 15 mm aufweisen. Das Material der Reibschicht 3 kann zum Beispiel mindestens eines der folgenden Materialien umfassen: Kupfer, Eisensulfid, Graphit, Zinkpulver, Basalt, Kalziumkarbonat, Zinnsulfid, Zinkaluminium, Phenolharz, Gummistaub und Mineralfaser.
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Diese Materialien zeigen ein gutes Bremsverhalten und eine gute Wärmeübertragung beim Eingriff mit der Bremsscheibe.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Bremsklotzes 2. Sich entsprechende und wiederkehrende Merkmale in den verschiedenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Reibschicht 3 des Bremsklotzes 2 ist an der Vorderseite 4 der Rückenplatte 5 befestigt. An der Rückseite 6 der Rückenplatte 5 ist ein Clip-on-shim 7 zur Geräuschdämpfung angebracht. Die Rückenplatte 5 weist einen Rückenplattenkörper 8 auf, der den Hauptteil der Rückenplatte 5 bildet und die Reibschicht 3 trägt. Die Rückenplatte 5 umfasst ferner ein Paar Führungsvorsprünge 9, 9', die an den beiden tangentialen Seiten der Rückenplatte 5 ausgebildet sind und jeweils so gestaltet sind, dass sie in einer entsprechenden Führungsaussparung eines Trägers des Scheibenbremssystems aufgenommen werden können. In der gezeigten Ausführungsform sind der Rückenplattenkörper 5 und die Führungsvorsprünge 9, 9' als einteiliges, nicht verbundenes Teil ausgebildet.
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Die Führungsvorsprünge 9, 9' haben jeweils einen ausgewölbten Abschnitt 10, 10', der sich in tangentialer Richtung von einem Führungsvorsprungkörper 11, 11' erstreckt. Die ausgewölbten Abschnitte 10, 10' verringern die Breite eines Spalts zwischen dem Bremsklotz 2 und einem benachbarten Teil des Scheibenbremssystems, z. B. dem Träger oder einer Bremsklotzfeder, und ermöglichen einen gut definierten Kontakt, was zu einer Verringerung der Geräuschentwicklung führt. Die ausgewölbten Abschnitte 10, 10' haben jeweils einen abgerundeten Kuppenabschnitt 12, 12', der den Führungsaussparungen des Trägers zugewandt ist. Die Kuppenabschnitte 12, 12' können im Querschnitt annähernd kreisförmig sein. In dem gezeigten, nicht zur Erfindung gehörigen Beispiel haben die Kuppenabschnitte 12, 12' die Form eines Zylindersegments mit einer Zylinderachse in axialer Richtung. In Ausführungsformen können die Kuppenabschnitte 12, 12' der ausgewölbten Abschnitte 10, 10' jeweils die Form einer Kugelkalotte haben. Die ausgewölbten Kuppenabschnitte können einen Krümmungsradius von z. B. 2 mm oder 3 mm haben, damit eine definierte Kontaktfläche mit dem Träger erhalten wird. In einigen Ausführungsformen sind die ausgewölbten Abschnitte 10, 10' zusammen mit den Führungsvorsprungkörpern 11, 11' als ein einziges, nicht gefügtes Teil ausgebildet. In einigen Ausführungsformen können die ausgewölbten Abschnitte 10, 10' eine PTFE-Beschichtung aufweisen und/oder aus einem Material bestehen, das weicher ist als das Material der Führungsvorsprungkörper 11, 11'.
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Die 3(a) und (b) zeigen schematische Querschnittsansichten von Teilen eines Trägers 13 und des Bremsklotzes 2 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der Bremsklotz 2 von 3(a) hat einen Führungsvorsprung 9, der im Querschnitt kreisförmig ist. Der Führungsvorsprung 9 kann im Wesentlichen kugelförmig oder - in nicht zur Erfindung gehörigen Beispielen - zylindrisch mit einer Zylinderachse in axialer Richtung, d. h. in der Abbildung in die Papierebene, sein. Abgerundete Abschnitte des Führungsvorsprungs, die sich vom Führungsvorsprungkörper 11 in eine positive radiale Richtung (nach oben), eine tangentiale Richtung (nach rechts) und eine negative Richtung (nach unten) erstrecken, bilden den ausgewölbten Abschnitt 10 mit dem Kuppenabschnitt 12 sowie einen zweiten ausgewölbten Abschnitt 10'' mit einem entsprechenden Kuppenabschnitt 12'' bzw. einen dritten ausgewölbten Abschnitt 10''' mit einem entsprechenden Kuppenabschnitt 12'''. Die ausgewölbten Abschnitte, die sich in radialer Richtung erstrecken, bilden hinterschnittene Abschnitte. In der gezeigten Ausführungsform kann ein Radius oder eine Krümmung der ausgewölbten Abschnitte und der Kuppenabschnitte z. B. 8 mm oder weniger betragen. Insbesondere bei dieser Ausführung können der Führungsvorsprung 9 und der Rückenplattenkörper 8 als separate Teile ausgebildet sein, die z. B. durch Verschrauben oder Verschweißen miteinander verbunden sind.
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Der Führungsvorsprung 9 der Rückenplatte 5 des Bremsklotzes 2 ist gleitend in einer Führungsaussparung 14 des Trägers 13 aufgenommen. Die Führungsaussparung 14 bildet Führungsflächen, von denen eine in der Figur mit dem Bezugszeichen 15 gekennzeichnet ist. Im Vergleich zu einem rechteckigen Führungsvorsprung führt das Vorhandensein der ausgewölbten Abschnitte und Kuppenabschnitte, wie in den Figuren dargestellt, zu einer Verringerung der Breite des Spalts zwischen dem Träger 13 und dem Bremsklotz 2. Im Bereich der ausgewölbten Abschnitte 10, 10'', 10''' ist die Breite des Spalts minimal und beträgt weniger als 0,8 mm, z. B. 0,4 mm, wenn die Bremse nicht betätigt ist. Bei Betätigung der Bremse können die ausgewölbten Abschnitte oder zumindest ein Teil der ausgewölbten Abschnitte in direkten Kontakt mit der Führungsaussparung 14 des Trägers 13 kommen und im Falle des kugelförmigen Führungsvorsprungs 9 eine punktförmige Kontaktfläche auf dem ausgewölbten Abschnitt bilden.
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3(b) zeigt, dass zwischen dem Bremsklotz 2 und dem Träger 13 eine Bremsklotzfeder 16 (wie nach dem Stand der Technik bekannt) angeordnet werden kann. In diesem Fall beträgt die Breite eines Spalts zwischen der Bremsklotzfeder und dem Führungsvorsprung 9 im Bereich der ausgewölbten Abschnitte 10, 10'', 10''' z. B. 0,4 mm. Eine Breite eines Spalts zwischen der Führungsfläche 15 der Führungsaussparung 14 des Trägers 13 und einer Außenfläche der Bremsklotzfeder 16 im Bereich der ausgewölbten Abschnitte 10, 10'', 10''' des Führungsvorsprungs 9 der Rückenplatte 5 des Bremsklotzes 2 beträgt z.B. 0,6 mm. Die Bremsklotzfeder 16 wird in der Regel durch ein Blechteil gebildet.
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Die 4(a) bis (c) zeigen schematische Querschnittsansichten von Teilen eines Trägers 13 und des Bremsklotzes 2 gemäß weiteren Ausführungsformen. Diese Ausführungsformen entsprechen den oben beschriebenen Ausführungsformen, mit dem Unterschied, dass die Führungsfläche 15 der Führungsaussparung 14 des Trägers 13 konkav ist. Die Führungsaussparung 14 des Trägers 13 gemäß 4(a) wird durch eine halbzylindrische Aussparung gebildet. Die in 4(b) dargestellte Führungsaussparung 14 weist eine Führungsaussparung 14 auf, die durch eine konkave Führungsfläche 15, die die Führungsaussparung 14 in tangentialer Richtung begrenzt, und flache Führungsflächen 15', 15'', die die Führungsaussparung 14 in positiver bzw. negativer radialer Richtung begrenzen, gebildet wird. 4(c) zeigt, dass die Bremsklotzfeder 16, wie oben erläutert, vorgesehen sein kann.
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In den 5(a) und (b) sind Führungsvorsprünge 9 nach anderen Ausführungsformen dargestellt. Diese Führungsvorsprünge 9 haben zwei ausgewölbte Abschnitte 10, 10', die sich vom Führungsvorsprungkörper 11 in positiver radialer Richtung erstrecken, zwei ausgewölbte Abschnitte 10'', 10''', die sich vom Führungsvorsprungkörper 11 in tangentialer Richtung erstrecken, und zwei ausgewölbte Abschnitte 10'''', 10''''', die sich vom Führungsvorsprungkörper 11 in negativer radialer Richtung erstrecken. Die ausgewölbten Abschnitte sind paarweise nebeneinander angeordnet. Während der Führungsvorsprungkörper 11 von 5(a) obere und untere Flächen 17, 18 aufweist, die im Wesentlichen parallel verlaufen, sind die oberen und unteren Flächen 17, 18 des Führungsvorsprungkörpers 11 gemäß der Ausführungsform von 5(b) in tangentialer Richtung verjüngt.
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Die 6(a) bis (c) zeigen Querschnittsansichten des Führungsvorsprungs 9 der Rückenplatte 5 des Bremsklotzes 2 gemäß weiteren Ausführungsformen. Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele, die lediglich in den beispielhaften Ausführungsformen offenbart sind, können miteinander kombiniert und auch einzeln beansprucht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsscheibe
- 2
- Bremsklotz
- 3
- Reibschicht
- 4
- Vorderseite der Rückenplatte
- 5
- Rückenplatte
- 6
- Rückseite der Rückenplatte
- 7
- Clip-on-shim
- 8
- Rückenplattenkörper
- 9, 9'
- Führungsvorsprünge
- 10, 10', 10'', 10''', 10'''', 10'''''
- Ausgewölbte Abschnitte
- 11, 11'
- Führungsvorsprungkörper
- 12, 12'
- Kuppenabschnitte
- 13
- Träger
- 14
- Führungsaussparung
- 15, 15', 15''
- Führungsflächen
- 16
- Bremsklotzfeder
- 17
- obere Fläche von Führungsvorsprungkörper
- 18
- untere Fläche von Führungsvorsprungkörper
