DE102022204974A1

DE102022204974A1 - Bremsklotz für ein Scheibenbremssystem und Scheibenbremssystem

Info

Publication number: DE102022204974A1
Application number: DE102022204974.8A
Authority: DE
Inventors: Hatem Shahin; Lothar Wagner; Kai Braun
Original assignee: HL Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2022-05-18
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2023-11-23
Also published as: US20230375055A1; KR20230161361A

Abstract

Die Anmeldung betrifft einen Bremsklotz (2) für ein Scheibenbremssystem und ein Scheibenbremssystem. Der vorgeschlagene Bremsklotz (2) umfasst eine Rückenplatte (5) mit einer Vorderseite (4), die einer Bremsscheibe (1) des Scheibenbremssystems zuzuwenden ist, und eine Reibschicht (3), die auf der Vorderseite (4) der Rückenplatte (5) angeordnet ist, um eine Reibfläche der Bremsscheibe (1) zu kontaktieren. Der Bremsklotz (2) umfasst ferner eine Unterschicht (7), die zwischen der Vorderseite (4) der Rückenplatte (5) und der Reibschicht (3) angeordnet ist. Die Rückenplatte (5) weist eine Ausnehmung (20, 21) auf. Die Unterschicht (7) erstreckt sich in die Ausnehmung (20, 21) der Rückenplatte (5).

Description

Die Anmeldung betrifft einen Bremsklotz für ein Scheibenbremssystem und ein Scheibenbremssystem.
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. Zur Verbesserung der Geräusch-, Vibrations- und Harshness-Eigenschaften (NVH) sind verschiedene Lösungen bekannt, darunter eine auf die Rückseite der Rückenplatte einer Bremsbelaganordnung geklebte Zwischenlage aus Stahl, verschiedene Fasen an einem Bremsklotz der Bremsbelaganordnung, Schlitze an den Belagoberflächen, die mit der Scheibe in Berührung kommen, Modifikationen des Reibmaterials der Bremsklötze, eine Zwischenschicht, die das Reibmaterial mit der Rückenplatte verbindet, und zusätzliche massive Körper an bestimmten Bauteilen wie einem Träger oder dem Gehäuse. Die Hauptwirkung der Zwischenlage (engl. shim) 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.
In Anbetracht der vorgenannten Aspekte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, einen verbesserten Bremsklotz für ein Scheibenbremssystem bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der Anmeldung, einen kompakten und robusten Bremsklotz mit geringer Masse zu geringen Kosten bereitzustellen, der Geräusche, insbesondere Quietschgeräusche, zuverlässig unterdrückt. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Anmeldung, ein verbessertes Scheibenbremssystem mit diesen Vorteilen bereitzustellen.
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.
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. Der Bremsklotz umfasst außerdem eine Unterschicht, die zwischen der Vorderseite der Rückenplatte und der Reibschicht angeordnet ist. Die Rückenplatte weist eine Ausnehmung auf, insbesondere auf ihrer Vorderseite. Die Unterschicht erstreckt sich in die Ausnehmung der Rückenplatte. In einigen Ausführungsformen füllt die Unterschicht die Ausnehmung der Rückenplatte im Wesentlichen vollständig aus. Die Unterschicht umfasst typischerweise einen Abschnitt, der zwischen der Rückenplatte und der Reibschicht angeordnet ist. Außerdem umfasst die Unterschicht typischerweise einen Abschnitt, der innerhalb einer Struktur der Rückenplatte angeordnet ist.
Durch Bereitstellen der Unterschicht, die sich in die Ausnehmung der Rückenplatte erstreckt, können die Materialdämpfung und das dynamische Verhalten des Bremsklotzes verbessert werden. Die Unterschicht, die sich in die Ausnehmung der Rückenplatte erstreckt, verbessert die Material-, Struktur- und Schnittstellendämpfung innerhalb des Bremsklotzes. Dadurch kann die Entstehung von Geräuschen, insbesondere von Quietschgeräuschen, wirksam unterdrückt werden. Ein Bereitstellen der Unterschicht in der Ausnehmung der Rückenplatte hat den Vorteil, dass die Geräusche in einem Bereich nahe der Reibflächen der Bremsscheibe und des Reibmaterials wirksam gedämpft werden. Im Allgemeinen sind Bremsklötze Bauteile, die stark zur Geräuschübertragung von der Schwingungsquelle (Relativbewegung zwischen Bremsscheibe und Reibschicht) auf andere Komponenten des Scheibenbremssystems, z. B. Brems- oder Achsteile, beitragen. Da die Rückenplatte und die Unterschicht zwischen der Schwingungsquelle und den anderen Komponenten angeordnet sind, ist es vorteilhaft, die Dämpfung der Schwingungen zu verbessern, indem die Unterschicht in der Ausnehmung der Rückenplatte vorgesehen wird. Die Unterschicht in der Ausnehmung der Rückenplatte ist geeignet, den Weg der Geräuschübertragung im Bereich der Rückenplatte wirksam zu stören und die Material- sowie Strukturdämpfung des Bremsklotzes zu erhöhen. Der vorgeschlagene Bremsklotz ermöglicht daher eine wirksame Geräuschreduzierung zu geringen Kosten und mit geringer Masse. Aufgrund der wirksamen geräuschdämpfenden Eigenschaften der Unterschicht in der Ausnehmung der Rückenplatte kann in einigen Ausführungsformen auf ein zusätzliches Dämpfungsmittel wie ein Blech und/oder eine Fase verzichtet werden, was zu einer weiteren Vereinfachung der Konstruktion und zu einer Verringerung von Größe und Gewicht führt. Die vorteilhaften Geräuscheigenschaften des vorgeschlagenen Bremsklotzes können über einen breiten Frequenzbereich erreicht werden und sind im Wesentlichen temperaturunabhängig.
Die Anmeldung bezieht sich ferner auf das Scheibenbremssystem. Das Scheibenbremssystem einen wie oben oder unten beschriebenen Bremsklotz umfassen. Das Scheibenbremssystem kann außerdem einen Träger umfassen. Der Bremsklotz kann so gestaltet sein, dass er in Bezug auf den Träger gleitet. 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 der Bremsscheibe sein. In den meisten Ausführungsformen 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. Die Rückseite des Bremsklotzes kann durch eine Rückseite der Rückenplatte gebildet werden.
Zur wirksamen Geräuschdämpfung kann der Abschnitt der Unterschicht, der zwischen der Rückenplatte und der Reibschicht angeordnet ist, eine Dicke von mindestens 1 mm und/oder höchstens 4 mm aufweisen. Der Abschnitt der Unterschicht, der zwischen der Rückenplatte und der Reibschicht angeordnet ist, bildet normalerweise eine Schicht. Der Abschnitt der Unterschicht, der innerhalb einer Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, erstreckt sich typischerweise von der Rückseite des Abschnitts der Unterschicht, der zwischen der Rückenplatte und der Reibschicht angeordnet ist. Der Abschnitt der Unterschicht, der zwischen der Rückenplatte und der Reibschicht angeordnet ist, und der Abschnitt der Unterschicht, der innerhalb einer Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, werden typischerweise integral als ein nicht gefügtes einstückiges Teil und/oder durch einen monolithischen Körper gebildet. Der Abschnitt der Unterschicht, der zwischen der Rückenplatte und der Reibschicht angeordnet ist, und der Abschnitt der Unterschicht, der innerhalb einer Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, haben typischerweise die gleichen Materialeigenschaften, z. B. sind sie aus dem gleichen Material gebildet und/oder haben die gleiche Dichte.
Die Rückenplatte kann einen metallischen Abschnitt enthalten. Der metallische Abschnitt kann z. B. ein Stahlteil, ein Gusseisenteil oder ein Aluminiumteil sein. Dadurch können die geräuschdämpfenden Eigenschaften des Bremsklotzes weiter verbessert werden. Zwischen dem metallischen Abschnitt und dem Abschnitt der Unterschicht, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, kann eine Grenzfläche ausgebildet sein. Die Bereitstellung des metallischen Abschnitts sowie des Abschnitts der Unterschicht, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, kann zu einer verbesserten Material- und Strukturdämpfung und damit zu einer Verringerung der Geräuschamplitude führen und gleichzeitig die strukturelle Stabilität der Rückenplatte verbessern. Der in der Struktur der Rückenplatte angeordnete Anteil der Unterschicht sowie der metallische Abschnitt ermöglichen Konstruktionsmöglichkeiten, bei denen der in der Struktur der Rückenplatte angeordnete Anteil der Unterschicht und der metallische Abschnitt so angeordnet sind, dass die Geräuschdämpfungs- und Stabilitätseigenschaften des Bremsklotzes im Hinblick auf das Spannungs- und Durchbiegungsverhalten der Rückenplatte z.B. rechnerisch optimiert werden. Zum Beispiel kann der Abschnitt der Unterschicht, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, in einem Bereich der Rückenplatte angeordnet sein, der in realistischen Bremsszenarien einer geringeren Belastung ausgesetzt ist, und der metallische Abschnitt kann in einem Bereich mit höherer Belastung angeordnet sein. Darüber hinaus können ein Material der Unterschicht und eine Anordnung der Unterschicht innerhalb der Struktur der Rückenplatte so ausgelegt sein, dass die Eigenfrequenzen der Rückenplatte oder des Bremsklotzes so angepasst werden, dass eine Frequenzkopplung verhindert und dadurch das NVH-Verhalten verbessert wird.
In weiteren Ausführungsformen umfasst die Rückenplatte einen weiteren metallischen Abschnitt. Die Unterschicht kann zwischen dem metallischen Abschnitt und dem weiteren metallischen Abschnitt angeordnet sein. Auf diese Weise können die Geräuschminderungseigenschaften durch eine Erhöhung der Grenzflächendämpfung weiter verbessert werden, während gleichzeitig eine besonders robuste Konstruktion der Rückenplatte gewährleistet ist. In einigen Ausführungsformen gibt es keinen direkten Kontakt zwischen der Rückenplatte und der Reibschicht, da die Unterschicht zwischen der Rückenplatte und der Reibschicht angeordnet ist. Die Reibschicht hat normalerweise keinen Teil, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte angeordnet ist.
Typischerweise ist ein E-Modul und/oder ein G-Modul der Unterschicht kleiner als der des metallischen Abschnitts der Rückenplatte. Außerdem kann ein E-Modul und/oder ein G-Modul der Unterschicht kleiner sein als das der Reibschicht. Geeignete Materialien für die Unterschicht sind in der Technik allgemein bekannt. Die Unterschicht kann zum Beispiel ein Verbundmaterial mit mehreren Bestandteilen sein. Die Unterschicht kann eine gute Bindekraft mit der Rückenplatte gewährleisten, Vibrationen und Geräusche des Bremssystems dämpfen und eine Wärme- und Feuchtigkeitssperre bilden. Die Unterschicht kann z. B. Gummi, Klebstoff, Phenolharz, Ba-Sulfid, Reibepulver, Graphit, Zirkoniumoxid und/oder Fasern, insbesondere Aramidfasern, aufweisen. Um die Geräuschdämpfungseigenschaften der Rückenplatte weiter zu verbessern, kann die Unterschicht Kupfer, z. B. Kupferpartikel, enthalten. Dadurch können die Dämpfungseigenschaften des Materials weiter verbessert werden. Besonders vorteilhafte Eigenschaften können durch eine Unterschicht mit einem Kupferanteil von mindestens 5, insbesondere mindestens 10, und/oder höchstens 20 Gewichtsprozent erreicht werden. Die Unterschicht hat in der Regel einen anisotropen E-Modul. Zur besseren Geräuschreduzierung kann der Wert des E-Moduls in radialer Richtung (z), E_zz, mindestens 2500 und/oder höchstens 7500 MPa betragen. In tangentialer und radialer Richtung können die Werte des E-Moduls (d. h. E_xx und E_yy) mindestens 12000 und/oder höchstens 18000 MPa betragen. Das G-Modul kann auch anisotrop sein, wobei G_xz und G_yz mindestens 1800 und/oder höchstens 6800 MPa betragen. G_xy kann mindestens 4000 und/oder höchstens 9500 MPa betragen. Eine Dichte der Unterschicht kann mindestens 2 und/oder höchstens 2,5 g/cm³ betragen.
Die Anmeldung kann sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsklotzes beziehen. Der Bremsklotz kann jedes einzelne oder alle der unten beschriebenen Merkmale aufweisen. In einem Verfahrensschritt kann die Rückenplatte mit der Ausnehmung auf ihrer Vorderseite geformt werden. In einem weiteren Schritt kann die Unterschicht so geformt werden, dass sie in die Ausnehmung der Rückenplatte hineinreicht. In einem weiteren Schritt kann die Reibschicht hinzugefügt werden, so dass die Unterschicht zwischen der Vorderseite der Rückenplatte und der Reibschicht angeordnet ist. Das Verfahren zur Herstellung des Bremsklotzes kann ein Schalenbauverfahren sein. Zusätzlich oder alternativ können Teile der Rückenplatte, insbesondere die metallischen Abschnitte, durch ein Kantenschweißverfahren miteinander verbunden werden. In einigen Ausführungsformen kann die Rückenplatte durch additive Fertigung, z. B. durch Lasersintern und/oder 3D-Druck, hergestellt werden.
In typischen Ausführungsformen umfasst die Rückenplatte einen Führungsvorsprung. Der Führungsvorsprung kann so gestaltet sein, dass er gleitend in einer Führungsausnehmung eines Trägers des Scheibenbremssystems aufgenommen wird. In einigen Ausführungsformen ist die Unterschicht zum Teil im Führungsvorsprung angeordnet. Dadurch können die Geräusche weiter reduziert werden, da die Materialdämpfungs- und Reibungseigenschaften in einem Bereich des Bremsklotzes verbessert werden, der für die Geräuschübertragung zwischen Bremsklotz und Träger und für die Gleiteigenschaften der Rückenplatte gegenüber dem Träger und die damit verbundenen Geräusche von großer Bedeutung ist.
In typischen 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 einer seitlichen Richtung erstrecken und kann einen vorlaufenden oder einen nachlaufenden Abschnitt der Rückenplatte oder eines Teils davon definieren. Die Rückenplatte kann einen weiteren Führungsvorsprung aufweisen. Der Führungsvorsprung kann einen vorlaufenden Abschnitt der Rückenplatte definieren, und der weitere Führungsvorsprung kann einen nachlaufenden Abschnitt der Rückenplatte definieren. In einigen Ausführungsformen kann die Unterschicht zum Teil in dem weiteren Führungsvorsprung der Rückenplatte angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen reicht die Unterschicht bis zur Rückseite der Rückenplatte. Zum Beispiel kann ein Teil der Unterschicht einen Teil der Rückseite des Bremsklotzes bilden. Die Unterschicht kann von der Rückseite des Bremsklotzes aus gesehen sichtbar sein. Dadurch können die Reibungseigenschaften auf der Rückseite des Bremsklotzes verbessert werden. Auch die Eigenschaften der Grenzflächendämpfung, der Materialdämpfung und der strukturellen Dämpfung können in einem Bereich verbessert werden, der so gestaltet ist, dass er vom Bremssattelfinger oder vom Bremskolben gedrückt wird. Dadurch kann die Geräuschentwicklung weiter reduziert werden. So kann der Bremsklotz beispielsweise einen Druckbereich aufweisen, der so gestaltet ist, dass er vom Bremskolben oder vom Bremssattelfinger des Scheibenbremssystems gedrückt wird. Die Unterschicht kann zumindest teilweise innerhalb des Druckbereichs angeordnet sein. Insbesondere kann der Abschnitt der Unterschicht, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, und/oder der Abschnitt der Unterschicht, der einen Teil der Rückseite des Bremsklotzes bildet, innerhalb des Druckbereichs angeordnet sein. Dadurch können der Reibungskontakt und die Modenentkopplung verbessert und der Lärm weiter unterdrückt werden. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Unterschicht von der Vorderseite der Rückenplatte bis zu einer Rückseite der Rückenplatte. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Schwingungsmoden sowohl in der Struktur der Rückenplatte als auch an den Grenzflächen zwischen der Struktur der Rückenplatte und einem angrenzenden Teil des Scheibenbremssystems wirksam gedämpft werden. In einigen Beispielen kann der Abschnitt der Unterschicht, der einen Teil der Rückseite des Bremsklotzes bildet, mit einer Rückseite der Rückenplatte bündig verlaufen. Zum Beispiel kann auf der Rückseite der Rückenplatte eine Öffnung ausgebildet sein. Die Unterschicht kann sich in die Öffnung auf der Rückseite der Rückenplatte hinein erstrecken. In weiteren Ausführungsformen kann die Unterschicht über die Rückseite der Rückenplatte hinausreichen. Ein Teil der Unterschicht kann auch die Rückseite der Rückenplatte bedecken. Der Teil der Unterschicht kann eine Schicht bilden, die auf der Rückseite der Rückenplatte angeordnet ist. Auf diese Weise können die Reibungseigenschaften und die Geräuschübertragung auf der Rückseite des Bremsklotzes weiter verbessert werden.
Die Rückenplatte kann mit der Unterschicht gefüllt sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Ausnehmung der Rückenplatte einen Hohlraum. Die Unterschicht kann in den Hohlraum hineinreichen. Der Hohlraum kann innerhalb des metallischen Abschnitts gebildet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Unterschicht zuverlässig in die Struktur der Rückenplatte eingebettet ist, was zu einer verbesserten Geräuschdämmung führt. Die Unterschicht kann den Hohlraum im Wesentlichen vollständig ausfüllen. Zum Beispiel können die Rückenplatte und die Unterschicht ineinandergreifen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Rückenplatte eine Durchgangsöffnung, die den Hohlraum mit der Vorderseite der Rückenplatte verbindet. Die Unterschicht kann sich durch die Durchgangsöffnung in den Hohlraum hinein erstrecken. Die Unterschicht kann einen schmaleren Abschnitt aufweisen, der innerhalb der Durchgangsöffnung angeordnet ist, und einen breiteren Abschnitt, der in den Hohlraum eingebettet ist.
In typischen Ausführungsformen bildet der Abschnitt der Unterschicht, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, eine Schicht oder ist eine Schicht. Auch der metallische Abschnitt oder die metallischen Abschnitte der Rückenplatte können eine oder mehrere Schichten bilden. Für eine wirksame Geräuschreduzierung ist es typisch, dass die Abschnitte der Unterschicht, die innerhalb der Struktur der Rückenplatte angeordnet sind, eine Breite und Höhe, z. B. gemessen in tangentialer bzw. radialer Richtung, von mindestens 20 mm, insbesondere von mindestens 50 mm, und/oder höchstens 200 mm aufweisen. Der Abschnitt der Unterschicht, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, oder ein Teil davon kann breiter sein als er dick ist. Insbesondere kann die Dicke des Abschnitts der Unterschicht, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte angeordnet ist, mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 3 mm betragen, z. B. in axialer Richtung gemessen. Eine Dicke der Rückenplatte und/oder des Führungsvorsprungs der Rückenplatte kann mindestens 3 mm und/oder höchstens 8 mm, zum Beispiel 5 mm, betragen, insbesondere in axialer Richtung gemessen. Dementsprechend hat der Hohlraum der Rückenplatte eine Breite und Höhe von mindestens 20 mm, insbesondere mindestens 50 mm, und/oder höchstens 200 mm für eine effiziente Geräuschdämpfung.
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 weitere Bremsklotz eingerichtet sein kann, durch den Bremskolben gedrückt zu werden. Der Bremsklotz und der weitere Bremsklotz können sich nach einigen Ausführungsformen in Größe und/oder Form unterscheiden.
Merkmale, die oben oder unten in Bezug auf die Rückenplatte oder das Scheibenbremssystem beschrieben sind, sind entsprechend auf das Verfahren zur Herstellung des Scheibenbremssystems übertragbar und umgekehrt.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bremsklotzes,
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bremsklotzes,
3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Scheibenbremssystems,
4(a) bis (c) zeigen schematische Darstellungen von Bremsklötzen nach verschiedenen Ausführungsformen,
5(a) bis (c) zeigen schematische Querschnittsdarstellungen von Bremsklötzen nach verschiedenen Ausführungsformen, und
6(a) bis (c) illustriert schematisch ein Verfahren zur Herstellung des Bremsklotzes.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bremsklotzes eines Scheibenbremssystems eines Fahrzeugs. Das Scheibenbremssystem umfasst eine Bremsscheibe 1 (dargestellt in 3) sowie einem Bremsklotz 2. 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 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. Diese Materialien zeigen ein gutes Bremsverhalten und eine gute Wärmeübertragung beim Eingriff mit der Bremsscheibe. Die Reibschicht 3 ist indirekt mit einer Vorderseite 4 einer Rückenplatte 5, die dem Bremsklotz 2 strukturelle Stabilität verleiht, verbunden. Ein Bremskolben oder ein Bremssattelfinger des Scheibenbremssystems ist so eingerichtet, dass er gegen eine Rückenfläche 6 der Rückenplatte 5 drückt, um die Reibschicht 3 gegen die Bremsscheibe 1 zu drücken. Eine Unterschicht 7 ist mit einem abgebildeten Abschnitt davon zwischen der Vorderseite 4 der Rückenplatte 5 und der Reibschicht angeordnet. Wie weiter unten erläutert, weist die Unterschicht 7 ferner einen Abschnitt auf, der innerhalb einer Struktur der Rückenplatte 5 angeordnet ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bremsklotzes 2. Sich entsprechende und wiederkehrende Merkmale in den verschiedenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Reibschicht 3 des Bremsklotzes 2 ist über die Unterschicht 7 an der Vorderseite 4 der Rückenplatte 5 befestigt. Obwohl die Unterschicht 7 in der Abbildung nicht dargestellt ist, ist sie in allen Ausführungsformen der Erfindung vorhanden. In einigen Ausführungsformen kann zur Geräuschdämpfung ein aufsteckbares Blech 8 an der Rückseite 6 der Rückenplatte 5 angebracht werden. Aufgrund der vorteilhaften geräuschdämpfenden Eigenschaften der Unterschicht innerhalb der Struktur der Rückenplatte 5 ist ein Blech 8 in einigen Ausführungsformen jedoch nicht erforderlich. Die Rückenplatte 5 umfasst einen Rückenplattenkörper 9, der den Hauptteil der Rückenplatte 5 bildet und einen Teil der Unterschicht 7 zusammen mit der Reibschicht 3 trägt. Die Unterschicht 7 kann mit der Vorderseite 4 verklebt oder auf andere Weise an der Rückenplatte 5 befestigt werden. Die Rückenplatte 5 umfasst ferner ein Paar Führungsvorsprünge 10, 10', 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. Die Dicke der Rückenplatte 5 kann z. B. 5 mm betragen.
In 3 ist das Scheibenbremssystem eines Fahrzeugs dargestellt. Das Scheibenbremssystem umfasst die Bremsscheibe 1 sowie ein Bremssattelgehäuse 11. Das Bremssattelgehäuse 11 hat ein Innenteil 12, ein Außenteil 13 und ein Brückenteil 14, der das Innenteil 12 mit dem Außenteil 13 verbindet. Ein Bremskolben 15 ist in einem Hohlraum innerhalb des Innenteils 12 untergebracht. Der Hohlraum im Innenteil 12 kann mit einem Hauptzylinder des Scheibenbremssystems zur hydraulischen Betätigung des Scheibenbremssystems in Fluidverbindung stehen. Der äußere Teil 13 des Bremssattelgehäuses 11 kann als Bremssattelfinger bezeichnet werden. Das Scheibenbremssystem umfasst außerdem ein Paar Bremsklötze 2, 2. Bei Betätigung der Bremse drücken der Bremssattelfinger 13 und der Bremskolben 15 die Bremsklötze 2, 2 in axialer Richtung aufeinander zu und auf die Bremsscheibe 1 zu. Die Bremsklötze 2, 2 haben jeweils eine Reibschicht 3, 3', die bei Betätigung der Scheibenbremssystem gegen eine Reibfläche der Bremsscheibe 1 gedrückt wird. Der Bremskolben 15 oder der äußere Teil 13 des Bremssattelgehäuses 11 sind so gestaltet, dass sie gegen die Rückseiten der Bremsklötze 2, 2' drücken, um die Reibschichten 3, 3' gegen die Bremsscheibe 1 zu drücken.
4(a) zeigt eine schematische Ansicht eines der beiden Bremsklötze 2, 2' von der Rückseite aus gesehen. Wie bereits erwähnt, hat die Unterschicht einen Abschnitt, der innerhalb einer Struktur der Rückenplatte 5 angeordnet ist. Eine gestrichelte Linie 16 zeigt eine bevorzugte Position der Unterschicht 7 innerhalb der Struktur der Rückenplatte 5. Der Abschnitt der Unterschicht 7 kann in einer Ausnehmung der Rückenplatte aufgenommen werden, so dass die Unterschicht 7 nicht nur zwischen der Vorderseite 4 der Rückenplatte 5 und der Reibschicht 3 angeordnet ist, sondern sich auch in die Struktur der Rückenplatte 8 im Bereich des Körperabschnitts 9 der Rückenplatte 5 erstreckt und auch in die Führungsvorsprünge 10, 10' der Rückenplatte 5 hineinreicht.
Die 4 b) und c) zeigen für den inneren Bremsklotz 2 bzw. den äußeren Bremsklotz 2' bevorzugte Stellen innerhalb der Struktur der Rückenplatte 5, die mit der Unterschicht 7 gefüllt werden können. Die Unterschicht 7 erstreckt sich in die Ausnehmung der Rückenplatte 5 vorzugsweise zumindest in einem Teil eines Druckbereichs 17, 17' des Bremsklotzes 2, 2'. Der Druckbereich 17, 17' ist durch den Bereich oder die Bereiche der Rückseite des Bremsklotzes 2, 2' definiert, der eingerichtet ist, bei Betätigung des Scheibenbremssystems durch den Bremskolben 15 oder den Bremssattelfinger 13 gedrückt zu werden. Beim inneren Bremsklotz 2 ist der Druckbereich 17 aufgrund der Kreisform des Bremskolbens 15 etwa kreisförmig. Für den äußeren Bremsklotz 2' kann der Druckbereich 17' durch zwei getrennte Bereiche gebildet werden, die durch einen Bereich definiert sind, der durch den Bremssattelfinger 13 mit einer aus der Technik bekannten Zweifingerausführung gedrückt wird. Darüber hinaus weisen die inneren und äußeren Bremsklötze 2, 2' jeweils eine Unterschicht 7 auf, die sich in die Führungsvorsprünge 10, 10' der Rückenplatte 5 hinein erstreckt, wie durch die gestrichelten Linien mit der Kennziffer 18 und die Pfeile mit Bezugszeichen 18' angedeutet.
Die 5(a) bis (c) zeigen schematische Querschnittsdarstellungen von Bremsklötzen 2 nach verschiedenen Ausführungsformen. Die Rückenplatte 5 kann durch verschiedene metallische Abschnitte 19, 19' gebildet sein. Die metallischen Abschnitte 19, 19' der Rückenplatte 5 sind so geformt, dass in der Rückenplatte 5 ein Hohlraum 20 gebildet ist. Der Hohlraum 20 steht über eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 21 mit der Vorderseite 4 der Rückenplatte 5 in Verbindung. Der Hohlraum 20 und die Durchgangsöffnungen 21 bilden die Ausnehmung der Rückenplatte 5. Die Unterschicht 7 ist als monolithisches und homogenes einstückiges Teil ausgebildet und umfasst einen Abschnitt 22, der zwischen der Vorderseite 4 der Rückenplatte 5 und der Reibschicht 3 angeordnet ist, und einen weiteren Abschnitt 23, der sich durch die Durchgangsöffnungen 21 in eine Struktur der Rückenplatte 5 und in den Hohlraum 20 erstreckt. Gemäß der in 5(b) dargestellten Ausführungsform bildet der Abschnitt der Unterschicht 7, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte 5 angeordnet ist, eine durchgehende Schicht, die sich durch die gesamte Struktur der Rückenplatte 5 von einer Vorderkante, die durch eine Außenkante des vorderen Führungsvorsprungs 10 gebildet wird, bis zu einer Hinterkante, die durch eine Außenkante des hinteren Führungsvorsprungs 10' gebildet wird, erstreckt. Außerdem erstreckt sich der Abschnitt der Unterschicht 7, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte 5 angeordnet ist, von der Vorderseite 4 der Rückenplatte bis zur Rückseite 6 der Rückenplatte 5. Die Unterschicht 7 kann von der Rückseite des Bremsklotzes 2 aus gesehen sichtbar sein, und die Unterschicht kann in einigen Ausführungsformen bündig mit der Rückseite 6 der Rückenplatte 5 abschließen (wie dargestellt) oder in weiteren Ausführungsformen die Rückseite 6 der Rückenplatte 5 bedecken. Die Unterschicht ist in dem Druckbereich 17, 17' angeordnet, der dazu eingerichtet ist, vom Bremskolben 15 oder vom Bremssattelfinger 13 gedrückt zu werden, und die Unterschicht 7 erstreckt sich zur Rückseite 6 der Rückenplatte 5 im Druckbereich 17, 17'. Gemäß der Ausführungsform von 5(c) umschließt der Abschnitt 23 der Unterschicht 7, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte 5 angeordnet ist, einen der metallischen Abschnitte 19' der Rückenplatte 5 vollständig, so dass der metallische Abschnitt 19' in den Abschnitt der Unterschicht 7 eingebettet ist.
Die 6(a) bis (c) zeigen schematisch ein Verfahren zur Herstellung der Rückenplatte 2. Zunächst kann die Rückenplatte 5 mit den metallischen Abschnitten 19, 19' und der schematisch dargestellten Ausnehmung 20, 21 geformt werden, z. B. in einem Formwerkzeug 24. Anschließend kann die Unterschicht 7 in die Ausnehmung 20, 21 der Rückenplatte 5 eingelegt oder eingefüllt werden, z. B. mit einem Presswerkzeug 25, wodurch der Abschnitt 23 der Unterschicht 7, der innerhalb der Struktur der Rückenplatte 5 angeordnet ist, und der Abschnitt 22 der Unterschicht 7, der zwischen der Vorderseite 4 der Rückenplatte 5 und der Reibschicht 3 angeordnet werden soll, gebildet werden. In einem nächsten Schritt kann ein weiteres Presswerkzeug 26 verwendet werden, um die Reibschicht 3 an der Unterschicht 7 zu befestigen und so den Bremsklotz 2 zu formen.
Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele, die lediglich in den beispielhaften Ausführungsformen offenbart sind, können miteinander kombiniert und auch einzeln beansprucht werden.
Bezugszeichenliste

1: Bremsscheibe
2, 2': Bremsklotz
3: Reibschicht
4: Vorderseite der Rückenplatte
5: Rückenplatte
6: Rückseite der Rückenplatte
7: Unterschicht
8: Blech
9: Rückenplattenkörper
10, 10': Führungsvorsprünge
11: Bremssattelgehäuse
12: Innenteil des Bremssattelgehäuses
13: Außenteil des Bremssattelgehäuses
14: Brückenteil des Bremssattelgehäuses
15: Bremskolben
16: Bevorzugte Position der Unterschicht
17, 17': Druckbereich des Bremsklotzes
18, 18': Position der Unterschicht
19, 19': Metallische Abschnitte der Rückenplatte
20: Hohlraum der Rückenplatte
21: Durchgangsöffnung
22, 23: Abschnitte der Unterschicht
24: Formwerkzeug
25, 26: Presswerkzeuge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19706122 A1 [0002]

Claims

Bremsklotz (2) für ein Scheibenbremssystem, umfassend eine Rückenplatte (5) mit einer Vorderseite, die einer Bremsscheibe (1) des Scheibenbremssystems zuzuwenden ist, eine auf der Vorderseite (4) der Rückenplatte (5) angeordnete Reibschicht (3) zur Kontaktierung einer Reibfläche der Bremsscheibe (1), eine Unterschicht (7), die zwischen der Vorderseite (4) der Rückenplatte (5) und der Reibschicht (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückenplatte (5) eine Ausnehmung (20, 21) aufweist und dadurch gekennzeichnet, dass sich die Unterschicht (7) in die Ausnehmung (20, 21) der Rückenplatte (5) erstreckt.
Bremsklotz (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückenplatte (5) einen Führungsvorsprung (10, 10') aufweist, der eingerichtet ist, gleitend in einer Führungsausnehmung eines Trägers des Scheibenbremssystems aufgenommen zu werden, wobei die Unterschicht (7) teilweise in dem Führungsvorsprung (10, 10') angeordnet ist.
Bremsklotz (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Unterschicht (7) bis zu einer hinteren Oberfläche (6) der Rückenplatte (5) erstreckt.
Bremsklotz (2) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Druckbereich (17, 17'), der zum Aufdrücken durch einen Bremskolben (15) oder durch einen Bremssattelfinger (13) des Scheibenbremssystems ausgebildet ist, wobei die Unterschicht (7) zumindest teilweise innerhalb des Druckbereichs (17, 17') angeordnet ist.
Bremsklotz (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung der Rückenplatte (5) einen Hohlraum (20) aufweist, wobei die Unterschicht (7) in den Hohlraum (20) hineinragt.
Bremsklotz (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückenplatte (5) einen metallischen Abschnitt (19) und einen anderen metallischen Abschnitt (19') umfasst, wobei die Unterschicht (7) zwischen dem metallischen Abschnitt (19) und dem anderen metallischen Abschnitt (19') angeordnet ist.
Bremsklotz (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschicht (7) einen Abschnitt (23) aufweist, der innerhalb einer Struktur der Rückenplatte (5) angeordnet ist, wobei der Abschnitt (23) der Unterschicht (7), der innerhalb der Struktur der Rückenplatte (5) angeordnet ist, eine Schicht bildet.
Bremsklotz (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein E-Modul und/oder ein G-Modul der Unterschicht (7) kleiner ist als der der Reibschicht (3).
Bremsklotz (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Rückenplatte (5) einen metallischen Abschnitt (19) aufweist, wobei ein E-Modul und/oder ein G-Modul der Unterschicht (7) kleiner ist als der des metallischen Abschnitts (19) der Rückenplatte (5).
Bremsklotz (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Unterschicht (7) einen Abschnitt (22) aufweist, der zwischen der Rückenplatte (5) und der Reibschicht (3) angeordnet ist, wobei der Abschnitt (22) der Unterlage (7), der zwischen der Rückenplatte (5) und der Reibschicht (3) angeordnet ist, eine Dicke von mindestens 1 mm und höchstens 4 mm aufweist.
Bremsklotz (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschicht (7) Kupferpartikel enthält.
Scheibenbremssystem mit dem Bremsklotz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.