DE102022202251A1

DE102022202251A1 - Scheibenbremsanlage mit einer in Umfangsrichtung berührten Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102022202251A1
Application number: DE102022202251.3A
Authority: DE
Inventors: Hatem Shahin
Original assignee: HL Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2022-03-04
Publication date: 2023-09-07
Also published as: KR20230131137A; US20230279912A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremsanordnung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug, umfassend:eine Bremsscheibe (12), die um eine Drehachse (R) drehbar ist;mindestens einen Bremsbelag (14), der eine Bremsschicht (28) aufweist und der beweglich ist, um zum Erzeugen einer Bremskraft eine äußere Umfangsfläche (24) der Bremsscheibe (12) zu berühren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremsanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Straßenfahrzeug und speziell für ein nicht spurgebundenes Fahrzeug. Das Fahrzeug kann z. B. ein Pkw, ein Lkw oder ein Bus sein.
Scheibenbremsen sind als Radbremsen für Straßenfahrzeuge weit verbreitet. Sie umfassen in der Regel aus eine Bremsscheibe, die mechanisch mit einem Rad gekoppelt ist und sich mit diesem gemeinsam dreht. Ein Bremsbelag ist in Bezug auf eine Drehachse der Bremsscheibe und des Fahrzeugrades relativ zur Bremsscheibe axial beweglich. Um eine Bremskraft zu erzeugen, kontaktiert der Bremsbelag die Bremsscheibe und verlangsamt so die Drehung der Bremsscheibe und die Drehung des Fahrzeugrads.
In der Regel wird die Bremsscheibe zwischen zwei Bremsbelägen axial eingeklemmt, die an gegenüberliegenden Seitenflächen der Bremsscheibe angeordnet sind. Die Bremsbeläge werden von einem Bremssattel getragen, der die Bremsscheibe axial überspannt.
Ein Beispiel für eine entsprechende Scheibenbremse findet sich z.B. in DE 10 2013 001 300 B4 .
Obwohl eine solche Konstruktion einer Scheibenbremse etabliert und bewährt ist, gibt es noch Raum für Verbesserungen. So weisen bestehende Scheibenbremsen häufig unerwünschte mechanische Schwingungen und/oder Geräusche auf, insbesondere Quietschgeräusche. Außerdem können sie eine unerwünschte Menge an Bremsstaub in die Umgebung abgeben. Weitere bekannte Nachteile betreffen: eine Korrosion der Bremsscheibe, insbesondere an ihren Seitenflächen, die von den Bremsbelägen berührt werden; eine Tendenz zu unsymmetrischem Belagverschleiß; eine axiale Ausdehnung eines Bremssattelgehäuses unter hohem Druck, die z.B. ein unerwünschtes Bremspedalgefühl und/oder Vibrationen verursacht; ein konisches Deformieren der Bremsscheibe aufgrund ungleicher thermischer Belastung ihrer gegenüberliegenden Seitenflächen; eine übermäßige Erwärmung eines Bremssattelkolbens und/oder eines Bremssattelgehäuses; ein hohes Maß an zusätzlicher Bremsflüssigkeitsaufnahme in einem Bremssattelhohlraum, insbesondere aufgrund einer Verformung des Bremssattels unter Druck; ein erhöhtes Gewicht der gesamten Bremsanlage.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Scheibenbremsenkonstruktion bereitzustellen, die dazu beiträgt, zumindest einige dieser bestehenden Nachteile zu beheben.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen und in dieser Beschreibung definiert.
Dementsprechend wird eine Scheibenbremsanordnung für ein Fahrzeug vorgeschlagen, insbesondere ein Straßenfahrzeug gemäß einem der oben genannten Beispiele, wobei die Scheibenbremsanordnung umfasst:

eine Bremsscheibe, die um eine Drehachse drehbar ist;
mindestens einen Bremsbelag, der eine Bremsschicht aufweist und der beweglich ist, um zum Erzeugen einer Bremskraft eine äußere Umfangsfläche der Bremsscheibe zu berühren.

Hier verwendete Begriffe wie axial, radial und umlaufend können sich auf die Rotationsachse beziehen. Eine radiale Richtung kann sich in einem Winkel zu dieser Drehachse und insbesondere orthogonal dazu erstrecken. Eine axiale Richtung kann sich entlang der Rotationsachse erstrecken. Eine Umfangsrichtung kann sich um die Drehachse oder um diese herum erstrecken.
Die Bremsscheibe kann ein einteiliges oder mehrteiliges Element sein, z. B. mit einer Nabe und einem radial äußeren Ringelement, die aneinander befestigt sind. Sie kann im Allgemeinen flach und/oder kreisförmig sein. Sie kann eine Nabe, insbesondere eine Radnabe oder Achsnabe, umfassen. Die Nabe kann als axial vorstehender Teil, insbesondere als zentraler, axial vorstehender Teil, ausgebildet sein. Der axial vorstehende Teil kann nur zu einer Seite und/oder in nur einer axialen Richtung oder zu beiden Seiten und/oder in beiden axialen Richtung vorstehen. In einem Beispiel steht die Nabe relativ zu einem radial äußeren Abschnitt (insbesondere einem Ringabschnitt) der Bremsscheibe axial vor.
Alternativ kann die Bremsscheibe frei von wesentlichen axialen Vorsprüngen oder zumindest frei von nur einseitigen oder in eine Richtung weisenden axialen Vorsprüngen sein. Beispielsweise kann das Scheibenelement planar und/oder im Wesentlichen spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Querschnittsebene sein, die orthogonal zur Drehachse verläuft.
Die Bremsscheibe kann massiv sein oder zumindest teilweise hohl sein. Hohle Abschnitte können z. B. durch Hohlräume im Scheibenelement oder durch Kanäle oder Bohrungen in der Bremsscheibe definiert sein. Dies trägt zur Gewichtsreduzierung bei. Die hohlen Abschnitte können auch ein Konstruktionsmerkmal zur Verbesserung der thermischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Bremsscheibe sein.
Der Bremsbelag kann gegenüber der äußeren Umfangsfläche der Bremsscheibe angeordnet sein, insbesondere radial gegenüber dieser. Außerdem kann er, zumindest wenn nicht gebremst wird, radial außerhalb oder in einem radialen Abstand zur Bremsscheibe angeordnet sein. Zum Kontaktieren der Bremsscheibe kann der Bremsbelag (vorzugsweise ausschließlich) radial verschiebbar sein. Der Bremsbelag kann im Allgemeinen entlang einer linearen Bewegungsbahn verschiebbar sein.
Der Bremsbelag kann so konfiguriert sein, dass er beim Kontakt mit der Bremsscheibe Reibungskräfte erzeugt, wodurch die Drehung der Bremsscheibe verlangsamt und somit das Fahrzeug abgebremst wird.
Die Scheibenbremsanlage kann mindestens einen Aktor zum Verschieben des Bremsbelags umfassen, z. B. einen hydraulischen oder elektrischen Aktor. Dieser Aktor kann von einem Bremssattel oder, allgemein ausgedrückt, von einem Bremsbelagträger umfasst sein, an den der Bremsbelag gekoppelt ist. Der Bremsbelagträger kann im Fahrzeug unbeweglich eingebaut sein. Er kann ein bewegliches Element, wie z. B. einen Kolben oder eine Spindel, sowie eine Hydraulikkammer oder einen Elektromotor umfassen, der auf das bewegliche Element einwirkt. Das verschiebbare Element kann mit dem Bremsbelag gekoppelt sein und ihn dadurch tragen und/oder verschieben, um die Bremsscheibe zu berühren.
Die Bremsschicht kann eine Fläche des Bremsbelags bilden oder daran befestigt sein, die der Außenumfangsfläche der Bremsscheibe (radial) gegenüberliegt und/oder ihr zugewandt ist. Die Bremsschicht kann zumindest anfangs eine konstante radiale Dicke haben. Sie kann sich zumindest entlang eines Teils der Umfangsfläche des Scheibenelements erstrecken. Die Bremsschicht kann entsprechend der äußeren Umfangsfläche geformt sein, z. B. indem sie ähnlich gekrümmt ist.
Die Bremsschicht kann in Bezug auf Material und/oder Dicke und/oder Reibungskoeffizient entsprechend bekannter Konfigurationen konfiguriert sein, kann aber im Vergleich zum Stand der Technik anders positioniert sein. Anstatt axial beweglich zu sein, um eine Seitenfläche der Bremsscheibe zu berühren, kann sie zum Beispiel radial beweglich sein, um die Umfangsfläche der Bremsscheibe zu berühren. Die Bremsschicht kann mit einer Rückenplatte oder einem Zwischenstück (Engl: shim) verbunden sein (z. B. mechanisch und/oder durch Kleben).
Optional ist die Bremsschicht austauschbar. Sie kann beispielsweise mit Hilfe der genannten mechanischen Befestigungselemente lösbar am Bremsbelag befestigt werden. Dies ermöglicht ein deren Austauschen bei Verschleiß, obwohl die Bremsschicht aber auch so ausgelegt sein kann, dass sie eine lange Lebensdauer hat, so dass sie möglicherweise nicht ausgetauscht werden muss.
So kann die Bremsschicht z. B. hinsichtlich ihrer Dicke und/oder ihres Volumens so bemessen sein, dass sie eine bestimmte Gesamtlebensdauer eines gegebenen Fahrzeugs abdeckt, und zwar auf der Grundlage eines erwartenden Ausmaßes von Bremsbetätigungen. Dieser Lebenszyklus kann z.B. 250.000 Kilometer Fahrstrecke oder eine Fahrzeit von zehn Jahren umfassen. Dies kann dazu beitragen, die Betriebskosten zu begrenzen.
Das Scheibenelement hingegen kann frei von Bremsbelägen sein.
Die beschriebene Scheibenbremsenanordnung kann eine Reihe von Vorteilen bieten. Die Bremsscheibe kann sich zum Beispiel vorwiegend in radialer Richtung thermisch ausdehnen. Die Bremsscheibe kann z. B. ein Material mit gro-ßer Wärmekapazität umfassen, wie z. B. einen metallischen Werkstoff, insbesondere Gusseisen. Die vorherrschende radiale Ausdehnung kann die Bremsleistung verbessern, indem z. B. ein unerwünschter Anstieg des Bremspedalwegs vermieden oder sogar umgekehrt wird. Insbesondere kann eine Vergrö-ßerung des radialen Abstands zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag, die sich auf den Bremspedalweg auswirken würde, verhindert oder sogar rückgängig gemacht werden. Dadurch kann einer möglichen Vergrößerung des radialen Abstands zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe entgegengewirkt werden, die z. B. durch ungünstige thermische Ausdehnungen und/oder Verformungen eines hydraulischen Kolbenraums (d. h. des Bremssattelhohlraums) unter Last auftreten könnte. Da andererseits an den Seitenflächen der Bremsscheibe keine Reibungskräfte auftreten können, wird eine ungleichmäßige axiale Wärmeausdehnung vermieden.
Gleichzeitig kann das Risiko eines Restschleifmoments verringert werden. Dies liegt daran, dass radiale Schwingungen der Bremsscheibe, die ein solches Restschleifmoment verursachen könnten, wesentlich geringer sein können als axiale Schwingungen. Letzteres kann bei bestehenden Bremsscheibenkonstruktionen zu unerwünschten Kontakten zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe führen und damit ein Restschleifmoment verursachen, auch wenn die Bremse nicht betätigt wird.
Die gekrümmte Form der Umfangsfläche der Bremsscheibe und gegebenenfalls der Bremsschicht verringert außerdem das Risiko, dass sich große ebene Kontaktflächen bilden, die ein erhebliches Restschleifmoment verursachen könnten, wenn die Bremse nicht aktiviert ist. Darüber hinaus kann die Gefahr von aerodynamischen Sogkräften, die bei bestehenden Bremsscheibenkonstruktionen ebenfalls ein Restschleifmoment verursachen, bei dem Bremsen an einer Umfangsfläche der Bremsscheibe deutlich reduziert werden.
Neben der Verringerung des Restschleifmoments kann die Verhinderung unerwünschter Kontakte zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe im ungebremsten Zustand auch dazu beitragen, tieffrequente Geräusche wie Klappern, Stöhnen, Ächzen oder Heulen zu begrenzen.
Darüber hinaus kann die Erzeugung von Bremskräften an der äußeren Umfangsfläche der Bremsscheibe (im Vergleich zu bestehenden Konstruktionen mit einer Bremskrafterzeugung an den Seitenflächen) eine Verringerung des Radius der Bremsscheibe ermöglichen, während z. B. ein effektiver Bremsradius beibehalten wird (d. h. ein Abstand zur Rotationsachse, in dem die Bremskräfte erzeugt werden, beibehalten wird). Auf diese Weise können Größe und Gewicht der Bremsscheibe im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden, wobei eine ähnliche Bremsleistung erzielt wird.
Außerdem wurde festgestellt, dass die beschriebene relative Anordnung und das Zusammenspiel von Bremsbelag und Bremsscheibe zur Verbesserung der Vibrationseigenschaften der Scheibenbremse beitragen können. Dadurch kann die Entstehung von unerwünschten Bremsgeräuschen, insbesondere von Quietschgeräuschen, eingeschränkt werden. Zum Beispiel kann mit der hier vorgestellten Bremsscheibe die Anzahl der Eigenfrequenzen (insbesondere im Frequenzbereich von 1000 Hz bis 6000 Hz) und/oder die Anzahl der „out of plane“-Moden der Bremsscheibe im Vergleich zu bestehenden Konstruktionen reduziert werden. Eine axiale Kopplung von Schwingungen zu benachbarten Bauteile kann ebenfalls reduziert werden.
Das Bremsen an der äußeren Umfangsfläche kann auch verhindern, dass sich die Scheibe bei den bestehenden Lösungen, die an den Seitenflächen der Scheibe bremsen, verkantet oder konisch wird. Ebenso kann die Homogenität des Bremsschichtverschleißes verbessert werden (z. B. durch geringere radiale Schwingungen im Vergleich zu axialen Schwingungen und/oder durch eine gleichmäßigere radiale Wärmeausdehnung von Bremsscheibe und Bremsbelag).
Außerdem entsteht bei der beschriebenen Konstruktion Bremsstaub an der Umfangsfläche der Bremsscheibe. Dort kann er leichter aufgefangen und/oder von der Umgebung abgeschirmt oder sogar von der Umgebung weggeleitet werden, z. B. mit Hilfe einiger der unten beschriebenen Ausführungsformen.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bremsschicht ein Reibmaterial, wobei das Reibmaterial beispielsweise Reibfasern oder Reibpartikel (z.B. Metallpartikel) und ein Bindemittel umfasst. Dementsprechend kann das Reibmaterial eine Materialzusammensetzung mit Partikeln und/oder Fasern sein oder umfassen, die in einem (starren) Bindematerial verteilt sind.
Zusätzlich oder alternativ kann die äußere Umfangsfläche der Bremsscheibe aus einem Material hergestellt sein, das sich vom Material der Bremsschicht unterscheidet, z. B. aus einem anderen Reibmaterial und/oder einem anderen Bremsschichtmaterial. Auf diese Weise kann für jede von Scheibenelement, Bremsschicht und/oder Bremsbelag ein geeignetes Material ausgewählt werden, z. B. in Bezug auf Gewicht, Steifigkeit, Härte, Reibungskoeffizient oder Wärmeausdehnung.
In einem Beispiel umfasst die äußere Umfangsfläche der Bremsscheibe (oder der gesamten Bremsscheibe) ein Material, das härter ist als ein Material der Bremsschicht. Dadurch wird der Verschleiß der äußeren Umfangsfläche im Vergleich zur Bremsschicht reduziert. Zusätzlich oder alternativ kann ein Reibungskoeffizient der Kontaktfläche kleiner sein als der des Reibmaterials.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Scheibenbremse einen metallischen Werkstoff (z. B. Gusseisen) und/oder ist ein einteiliges Metallteil. Dadurch kann eine besonders stabile Bremsscheibe mit bevorzugten Schwingungseigenschaften entstehen. Bei einer mehrteiligen Konstruktion kann ein radial innerer Nabenabschnitt aus einem ersten Werkstoff (z. B. Aluminium) mit einem radial äußeren Ringabschnitt verbunden sein, der die äußere Umfangsfläche umfasst. Der radial äußere Ringabschnitt kann aus einem zweiten Material bestehen, z. B. aus Gusseisen. Jedes in dieser Offenbarung erwähnte Gusseisenmaterial kann ein Sphärogussmaterial sein. Durch die Verwendung eines metallischen Werkstoffs für die Bremsscheibe, insbesondere von Gusseisen, kann ein vorteilhaftes Wärmeausdehnungsverhalten erreicht werden. Der Bremsbelag und/oder die Bremsschicht kann dagegen kein Metallgussteil sein und/oder nicht aus Gusseisen bestehen oder dieses umfassen. Dies trägt zur Gewichtsreduzierung bei.
Die Bremsschicht kann eine Kontaktfläche für den Kontakt mit der Außenumfangsfläche der Bremsscheibe aufweisen, wobei die Kontaktfläche entsprechend der Außenumfangsfläche gekrümmt ist. Anders ausgedrückt, können eine Krümmung oder Form der Flächen der Bremsschicht und der äußeren Umfangsfläche einander entsprechen, z. B. um eine flächige und gleichmäßige Anlage dazwischen zu definieren. So kann beispielsweise die äußere Umfangsfläche konvex gekrümmt sein, während die Kontaktfläche des Bremsbelags (korrespondierend) konkav gekrümmt sein kann. Dies verbessert die Gleichmäßigkeit des Verschleißes und der Bremskraftentwicklung.
In einem Aspekt umfasst die Scheibenbremsanlage außerdem mindestens einen Bremsbelagträger (oder anders ausgedrückt, einen Bremssattel), an dem der Bremsbelag befestigt ist.
Der Bremsbelagträger kann mindestens einen Abschirmabschnitt aufweisen, der gegenüber dem Bremsbelag radial, insbesondere radial nach innen, vorsteht. Der Abschirmabschnitt kann somit axial benachbart zu einem Abschnitt der äußeren Umfangsfläche der Bremsscheibe und/oder axial benachbart zu einer Seitenfläche der Bremsscheibe angeordnet (z.B. bei feststehendem Bremsbelagträger) oder anordenbar (z.B. bei verschiebbarem Bremsbelagträger) sein.
Der Abschirmungsabschnitt kann Teil einer im Bremsbelag oder Bremsbelagträger ausgebildeten Ausnehmung sein und insbesondere einen Rand derselben bilden. Die äußere Umfangsfläche der Bremsscheibe kann zumindest teilweise (z. B. auch im ungebremsten Zustand) in der Ausnehmung aufgenommen werden oder (z. B. zumindest im gebremsten Zustand) aufnehmbar sein. Die Ausnehmung kann z. B. als umlaufender Schlitz oder umlaufende Nut ausgebildet sein, in die ein äußerer Randbereich der Bremsscheibe umfassend die äußere Umfangsfläche eingesetzt und somit aufgenommen werden kann. Eine Drehung der Bremsscheibe relativ zum Bremsbelag oder Bremsbelagträger kann ungehindert durch die Ausnehmung erfolgen.
Die Bremsschicht kann an einem der Außenumfangsfläche zugewandten Teil der Ausnehmung angeordnet sein. Dieser Teil kann eine Bodenfläche der Ausnehmung bilden. Der Abschirmabschnitt kann einen radial vorspringenden Seiten- oder Randabschnitt der Ausnehmung bilden. Er kann beim Bremsen weder die äußere Umfangsfläche noch eine andere Fläche der Bremsscheibe berühren. Insbesondere kann der Abschirmabschnitt radial mit der Bremsscheibe überlappen. Es können zwei parallele Abschirmabschnitt vorhanden sein, die axial voneinander beabstandet sind.
Durch die Anordnung der Bremsschicht in einer entsprechenden Ausnehmung und/oder durch die Bereitstellung eines entsprechenden Abschirmabschnitt kann die Emission von Bremsstaub in die Umgebung begrenzt werden. Außerdem können die Ausnehmung und der Abschirmabschnitt eine geräuschdämpfende Funktion beim Bremsen haben.
Eine axiale Außenfläche der Bremsscheibe kann allgemein als Seitenfläche bezeichnet werden. Die Bremsscheibe kann zwei Seitenflächen haben, die in entgegengesetzte axiale Richtungen weisen und durch die Umfangsfläche der Bremsscheibe verbunden sind.
Dabei kann der Bremsbelag bzw. der Bremsbelagträger einen ersten Abschirmabschnitt und einen zweiten Abschirmabschnitt aufweisen, die benachbart zu unterschiedlichen (z.B. gegenüberliegenden) axialen Außenflächen der Bremsscheibe angeordnet oder anordbar sind. Anders ausgedrückt: Die Bremsscheibe kann in einem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten radialen Abschirmabschnitt angeordnet sein und/oder von diesen axial umgeben sein. Dies sorgt für eine besonders effiziente Reduzierung von Lärm- und Staubemissionen.
Der Bremsbelag und insbesondere ein optionaler Bremsbelagträger können mindestens ein Staubsammelelement aufweisen. Das Staubsammelelement kann z. B. mindestens eine (z. B. mit einem Klebstoff beschichtete oder aus einem solchen bestehende) Oberfläche aufweisen, an der Bremsstaub haften kann. Zusätzlich oder alternativ kann es ein poröses Material und/oder ein Filtermaterial umfassen, so dass eine Materialstruktur zur Absorption von Bremsstaub bereitgestellt ist. Das Staubsammelelement kann abnehmbar am Bremsbelag oder am Bremsbelagträger befestigt werden, damit es ausgetauscht werden kann, wenn sich ein großes Volumen an Staub angesammelt hat.
Das mindestens eine Staubsammelelement kann an einer nachlaufenden oder führenden Kante des Bremsbelagträgers in Bezug auf eine Vorwärtsdrehrichtung der Bremsscheibe (d. h. eine Drehrichtung während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs) angeordnet sein. Alternativ kann es auch an einer der Bremsscheibe zugewandten Innenseite des Abschirmabschnitts angebracht sein. Wenn mehr als ein Staubsammelelement vorhanden ist, können beliebige Kombinationen der angegebenen Positionen vorgesehen werden (z. B. an einer nachlaufenden Kante, führenden Kante oder Innenseite).
Zusätzlich oder alternativ kann die äußere Umfangsfläche der Bremsscheibe eine Ausnehmung aufweisen, in der der Bremsbelag und insbesondere dessen Bremsschicht zumindest teilweise (z.B. auch im ungebremsten Zustand) aufgenommen oder aufnehmbar sein kann (z.B. zumindest im gebremsten Zustand). Zum Beispiel kann ein Oberflächenabschnitt der äußeren Umfangsfläche, der von der Bremsschicht berührt wird, einen unteren Teil der Ausnehmung bilden. Rand- oder Seitenabschnitte der Ausnehmung können axial voneinander beabstandet sein und/oder relativ zu dem berührten Oberflächenabschnitt radial nach außen ragen. Die Rand- oder Seitenabschnitte können beim Bremsen nicht mit dem Bremsbelag verbunden sein. Sie können eine lärm- oder staubabschirmende Funktion haben. Mindestens ein Staubsammelelement der oben genannten Art kann an einer axial inneren Seite eines der Seiten- oder Randabschnitte vorgesehen sein.
In einem Beispiel weist die Bremsschicht mindestens eine Nut in einer Kontaktfläche auf, die mit der äußeren Umfangsfläche der Bremsscheibe in Kontakt kommt. Die Nut kann sich z. B. in Umfangsrichtung oder axial erstrecken und eine radiale Vertiefung bilden. Die axiale Breite der Nut kann z. B. zwischen (und einschließlich) 1 und 3 Millimetern, insbesondere 2 bis 3 Millimetern, liegen. Die radiale Tiefe kann zwischen (und einschließlich) 4 und 6 Millimetern liegen. Die Nut kann dazu beitragen, den Bremsstaub in die gewünschte Richtung zu lenken und/oder die Vibrations- und Geräuscheigenschaften zu verbessern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Figuren näher beschrieben. Gleiche Merkmale können in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Die 1-4 zeigen verschiedene Konfigurationen von Bremsscheiben für Scheibenbremsanordnungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Die 5-6 zeigen Bremsbeläge für Scheibenbremsanordnungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Die 7-9 zeigen Varianten der Anordnung von Bremsbelägen relativ zu einer Bremsscheibe gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
10 ist eine Teilansicht einer Scheibenbremsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und mit einer Ausnehmung in der Bremsscheibe;
11 ist eine Teilansicht einer Scheibenbremsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und mit einer Ausnehmung in einem Bremsbelagträger;
12 ist eine Teilansicht einer Scheibenbremsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und mit Nuten in einer Bremsschicht;
13 ist eine Teilansicht einer Scheibenbremsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und mit Staubsammelelementen am Bremsbelag;
Die 14-16 zeigen Varianten der Anordnung eines Staubsammelelements an einem Bremsbelag gemäß Ausführungsformen der Erfindung.

Die 1-4 zeigen Schnittdarstellungen von Bremsscheiben 12 für Scheibenbremsanordnungen 10 gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Die Scheibenbremsanordnungen 10 umfassen auch jeweils einen Bremsbelag 14, der nur in 1 schematisch dargestellt ist, aber auch in den 2-4 an ähnlicher Position vorgesehen ist.
Die Bremsscheibe 12 ist ein ein- oder mehrteiliges Element aus einem metallischen Werkstoff. Sie ist so gestaltet, dass sie sich um eine Drehachse R dreht. Die Schnittebene erstreckt sich radial und umfasst die Drehachse R.
Wie in 1 angedeutet, umfasst die Bremsscheibe 12 eine zentrale Nabe 18, die als Radnabe zur Befestigung eines nicht abgebildeten Fahrzeugrads ausgebildet ist. Die Nabe 18 bildet einen zentralen, axial abstehenden Bereich, der in 1 nur in eine axiale Richtung und in 4 in zwei axiale Richtungen absteht. Die Bremsscheibe 12 weist eine Reihe von hohlen Abschnitten 20 auf, von denen ausgewählte in den Figuren durch ein entsprechendes Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
In 1 sind die Seitenflächen 22 der Bremsscheibe 12 markiert. Die Bremsscheiben 12 der 1-4 weisen jeweils eine äußere Umfangsfläche 24 auf, die sich ringförmig um die Drehachse R erstreckt. Der Bremsbelag 14 ist im Allgemeinen so ausgebildet, dass er durch Berührung der äußeren Umfangsfläche 24 Bremskräfte erzeugt.
5 und 6 zeigen beispielhafte Ausführungsformen des Bremsbelags 14 aus 1 und einen Bremsbelagträger 26 (oder Bremssattel), an dem der Bremsbelag 14 befestigt ist. In den dargestellten Beispielen besteht der Bremsbelag 14 aus einer Bremsschicht 28 und einer Rückenplatte 30. Die Bremsschicht 28 besteht aus einem Reibmaterial zum Kontaktieren der äußeren Umfangsfläche 24 der Bremsscheibe 12 (siehe 1). Die Ausrichtung des Bremsbelags 14 entspricht der von 1, d. h. mit einer nicht dargestellten, horizontal verlaufenden Drehachse R. Man beachte, dass zumindest der Bremsbelag 14 in einer ähnlichen Schnittdarstellung wie in 1 dargestellt ist. Die Oberfläche der Bremsschicht 28, die mit der äußeren Umfangsfläche 24 in Berührung kommt, ist tatsächlich gekrümmt, wie z. B. aus den nachstehend erläuterten 7 bis 9 ersichtlich.
Der Bremsbelagträger 26 umfasst auch einen Aktor 32 zum radialen Verschieben des Bremsbelags 14 in Richtung der äußeren Umfangsfläche 24 der Bremsscheibe 12 sowie von dieser weg (siehe 1). In 5 ist der Aktor 32 hydraulisch. Er umfasst einen Bremsflüssigkeitseinlass 34 und einen fluidisch verschiebbaren Bremskolben 36. In 6 ist der Aktor 32 elektrisch. Er umfasst einen Elektromotor und/oder einem Getriebe 38 und eine Spindel 40. In der Regel wird der Bremsbelagträger 26 (der beispielhaft ein hohles und/oder bogenförmiges Gehäuse aufweist) innerhalb des Fahrzeug befestigts, z. B. an nicht dargestellten Achskomponenten.
7-9 zeigen Beispiele für die Anordnung eines oder mehrerer Bremsbelagträger 26 und der Bremsbeläge 14 (die in diesen Figuren durch die Bremsbelagträger 26 verdeckt sind) relativ zur Bremsscheibe 12. Der Blickwinkel unterscheidet sich von den vorhergehenden Figuren dadurch, dass die nicht markierte Drehachse R im Zentrum der Bremsscheibe 12 orthogonal zur Bildebene verläuft.
Es ist zu erkennen, dass die radial innere Fläche des Bremsbelagträgers 26, die der äußeren Umfangsfläche 24 der Bremsscheibe 12 gegenüberliegt, ähnlich gekrümmt ist wie diese äußere Umfangsfläche 24. Die verdeckte Bremsschicht 28 ist ähnlich gekrümmt wie die radial innere Fläche, d. h. konkav mit einer Krümmung, die derjenigen der äußeren Umfangsfläche 24 entspricht. Auf diese Weise wird eine große Kontaktfläche zwischen der Bremsschicht 28 und der äußeren Umfangsfläche 24 definiert. Die Kontaktfläche erstreckt sich in axiale Richtung (vorzugsweise über die gesamte axiale Breite der Bremsschicht 28 und/oder der äußeren Umfangsfläche 24) und in Umfangsrichtung.
In 8 sind zwei Bremsbelagträger 26 mit jeweils einem verdeckten Bremsbelag 14 um 180° zueinander versetzt entlang der äußeren Umfangsfläche 24 der Bremsscheibe 12 angeordnet. In 9 sind drei Bremsbelagträger 26 im Abstand von 120° zueinander entlang der äußeren Umfangsfläche 24 angeordnet. Im Allgemeinen kann eine beliebige Anzahl von Bremsbelagträgern 26 in gleichen Winkelabständen voneinander entlang der äußeren Umfangsfläche 24 verteilt sein.
10 zeigt eine Teilansicht einer Scheibenbremsanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform, die mit den Merkmalen einer der vorhergehenden Ausführungsformen kombiniert werden kann. Die Ansicht ist eine Schnittdarstellung ähnlich wie in 1, wobei nur ein Teil eines radial äußeren Bereichs der Bremsscheibe 12 zu sehen ist. Die Bremsscheibe 12 und insbesondere ihre äußere Umfangsfläche 24 weist eine Ausnehmung 42 auf, die sich ringförmig und geschlossen entlang des gesamten Umfangs erstreckt. Der Bremsbelag 14 ist zumindest teilweise in dieser Ausnehmung aufgenommen, optional auch im ungebremsten Zustand. In dem dargestellten Beispiel umfasst der Bremsbelag 14 eine optionale Rückenplatte 30 und eine Bremsschicht 28. Die Bremsschicht 28 kann ebenso wie die Ausnehmung 42 gekrümmt sein, wie zu den 7-9 erläutert.
Die Ausnehmung 42 hat Seitenabschnitte oder Randabschnitte 44, die relativ zu einer Bodenfläche 43 der Ausnehmung 42 radial nach außen vorstehen. Die Randbereiche 44 sind axial beabstandet und nehmen die Bremsschicht 28 zwischen sich auf. Sie schirmen (zumindest axial) die Bremsschicht 28 und insbesondere deren der Unterseite 43 zugewandte Kontaktfläche 29 von der Umgebung ab. Die Randbereiche 44 bilden somit die oben erwähnten Abschirmabschnitte. Dies trägt zur Begrenzung von Bremsstaub- und Lärmemissionen bei.
11 zeigt eine Teilansicht einer Scheibenbremsanordnung 10, wobei die Ansicht ähnlich wie in 1 orientiert ist. In diesem Fall weist der Bremsbelagträger 26, an dem der Bremsbelag 14 befestigt ist, eine Ausnehmung 42 auf. In dieser Ausnehmung 42 ist der Bremsbelag 14 (insbesondere vollständig) aufgenommen. Auch ein radialer äußerer Abschnitt und insbesondere ein gegenüberliegender Abschnitt der äußeren Umfangsfläche 24 ist in der Ausnehmung 42 aufgenommen, insbesondere auch im ungebremsten Zustand. Auch hier hat die Ausnehmung 42 Seiten- oder Randbereiche 44. Diese stehen gegenüber einer Bodenfläche 43 der Ausnehmung 42 radial nach innen vor.
Die Randbereiche 44 überlappen radial einen Teil der Bremsscheibe 12. Sie schirmen damit wiederum eine Kontaktfläche 29 der Bremsschicht 28 und auch den in der Ausnehmung 42 aufgenommenen Abschnitt der Außenumfangsfläche 24 von der Umgebung ab. Dadurch werden Lärm- und Bremsstaubemissionen begrenzt. Die Randbereiche 44 bilden somit wieder die oben erwähnten Abschirmabschnitte.
Es ist zu beachten, dass in 10 ein ungebremster Zustand dargestellt ist, während in den 11-13 ein gebremster Zustand dargestellt ist, bei dem die Bremsschicht 28 die äußere Umfangsfläche 24 berührt.
12 ist eine optionale Weiterbildung der Ausführungsform von 11. Als weiteres Merkmal weist die Bremsschicht 28 und insbesondere deren Kontaktfläche 29 zur Anlage an der Außenumfangsfläche 24 mindestens eine Nut 48 (z.B. eine zentrale oder mehrere beabstandete Nuten 48) auf. In 12 sind drei Nuten 48 vorgesehen, die sich jeweils in Umfangsrichtung erstrecken und die jeweils ähnlich wie die Kontaktfläche 29 der Bremsschicht 28 gekrümmt sind, wobei die Krümmung in Bezug auf die 7-9 oben erläutert wurde. Die Nuten 48 haben eine staubleitende Funktion und tragen zur Verbesserung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens bei. Das Vorsehen von Nuten 48 ist nicht auf die weiteren Einzelheiten der 11 und 12 beschränkt und kann auch in jeder anderen hierin offenbarten Ausführungsform vorgesehen sein. Der dargestellte Teil der Bremsscheibe 12 weist lediglich optional wieder einen hohlen Abschnitt 20 ähnlich wie in den 1-4 auf.
12 zeigt eine weitere optionale Weiterentwicklung der Ausführungsform von 11. Als zusätzliches Merkmal sind an der Innenseite jedes Randabschnitts 44 Staubsammelelement 50 (z. B. umfassend klebende und/oder poröse Materialien) vorgesehen, die der äußeren Umfangsfläche 24 der Bremsscheibe 12 zugewandt sind. Die Bereitstellung von Staubsammelelementen 50 ist nicht auf die weiteren Einzelheiten der 11 und 12 beschränkt und kann auch in jeder anderen hier offenbaren Ausführungsform vorgesehen sein.
In den 14-16 sind alternative Positionen von Staubsammelelementen 50 dargestellt, die zusätzlich oder alternativ zu den Staubsammelelementen 50 der 13 vorgesehen werden können. In den 14-16 sind die Staubsammelelemente 50 an den Außenflächen oder Außenkanten des Bremsbelagträgers 26 vorgesehen. Mit Bezug auf eine Vorwärtsdrehrichtung, die in den 14-16 durch einen Pfeil angedeutet ist, zeigt 14 ein Staubsammelelement 50 an einer nachlaufenden Kante des Bremsbelagträgers 26, 16 zeigt ein Staubsammelelement 50 an einer Vorderkante des Bremsbelagträgers 26 und 15 zeigt Staubsammelelemente 50 an diesen beiden Kanten.
Liste der Bezugszeichen

10: Scheibenbremsanlage
12: Bremsscheibe
14: Bremsbelag
18: Nabe
20: hohler Abschnitt
22: Seitenfläche
24: äußere Umfangsfläche
26: Bremsbelagträger
28: Bremsschicht
29: Kontaktfläche
30: Rückenplatte
32: Aktor
34: Bremsflüssigkeitseinlass
36: Kolben
38: Motor/Getriebe
40: Spindel
42: Ausnehmung
43: Unterseite
44: Randbereich / Abschirmabschnitt
48: Nut
50: Staubsammelelement

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 102013001300 B4 [0004]

Claims

Scheibenbremsanordnung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug, umfassend: eine Bremsscheibe (12), die um eine Drehachse (R) drehbar ist; mindestens einen Bremsbelag (14), der eine Bremsschicht (28) aufweist und der beweglich ist, um zum Erzeugen einer Bremskraft eine äußere Umfangsfläche (24) der Bremsscheibe (12) zu berühren.
Scheibenbremsanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Bremsschicht (28) ein Reibmaterial umfasst.
Scheibenbremsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die äußere Umfangsfläche (24) der Bremsscheibe (12) aus einem Material hergestellt ist, das sich von dem Material der Bremsschicht (28) unterscheidet.
Scheibenbremsanordnung (10) nach Anspruch 3, wobei die äußere Umfangsfläche (24) der Bremsscheibe (12) ein Material aufweist, das härter ist als ein Material der Bremsschicht (28).
Scheibenbremsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsscheibe (12) einen metallischen Werkstoff umfasst oder ein einteiliges Metallteil ist.
Scheibenbremsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsschicht (28) eine Kontaktfläche (29) zum Berühren der äußeren Umfangsfläche (24) der Bremsscheibe (12) aufweist, wobei die Kontaktfläche (29) korrespondierend zu der äußeren Umfangsfläche (24) gekrümmt ist.
Scheibenbremsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen Bremsbelagträger (26), an dem der Bremsbelag (14) montiert ist, wobei der Bremsbelagträger (26) mindestens einen Abschirmabschnitt (44) aufweist, der relativ zu der Bremsschicht (28) radial nach innen ragt.
Scheibenbremsanordnung (10) nach Anspruch 7, wobei der Abschirmabschnitt (44) axial benachbart zu einem Abschnitt der äußeren Umfangsfläche (24) der Bremsscheibe (12) angeordnet oder anordenbar ist.
Scheibenbremsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bremsbelagträger (26) mindestens ein Staubsammelelement (50) aufweist.
Scheibenbremsanordnung (10) nach Anspruch 9, wobei das mindestens eine Staubsammelelement (50) entweder an einer nachlaufenden Kante oder einer führenden Kante des Bremsbelagträgers (26) in Bezug auf eine Vorwärtsdrehrichtung der Bremsscheibe (12) oder an einer Innenseite des Abschirmabschnitts (44) nach Anspruch 7 oder 8 angeordnet ist, wobei diese Innenseite der Bremsscheibe (12) zugewandt ist.
Scheibenbremsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die äußere Umfangsfläche (24) der Bremsscheibe (12) eine Ausnehmung (42) aufweist, in der der Bremsbelag (14) zumindest teilweise aufgenommen oder aufnehmbar ist.
Scheibenbremsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kontaktfläche (29) des Bremsbelags (28) für den Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche (24) der Bremsscheibe (12) mindestens eine Nut (48) aufweist.