-
Die
Erfindung betrifft eine Teilbelagscheibenbremse gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Bremsträger
für derartige
Teilbelagscheibenbremsen sind üblicherweise
entweder in den Achsschenkel eines Kraftfahrzeuges integriert oder aber
an diesem befestigt. Am Bremsträger
ist ein den Rand der Bremsscheibe und beiderseits der Bremsscheibe
angeordnete Bremsbeläge
umgreifendes Bremsgehäuse
axial verschiebbar gelagert. Gattungsgemäße Scheibenbremsen sind in
einer Vielzahl von Ausführungsformen
bekannt.
-
So
offenbart die
DE 44
31 724 A1 eine Scheibenbremse, die einen Bremsträger aufweist,
der die Bremsscheibe axial überragende
Bremsträgerarme besitzt.
Dabei sind an den Bremsträgerarmen
Führungsabschnitte
(Räumprofile)
vorgesehen, an denen die beiden Bremsbeläge (bzw. Bremsklötze) axial
verschiebbar abgestützt
und geführt
werden. Im einzelnen greifen die Bremsbeläge mit in Umfangsrichtung seitlichen
Tragteilen derart formschlüssig
in die Führungsabschnitte
der Bremsträgerarme
ein, daß zumindest
bei höheren
Bremsanlagekräften
die von den Bremsbelägen
aufgenommenen Reibkräfte auf
beide Bremsträgerarme übertragen
werden. Insbesondere bei hohen Bremsanlegekräften kommt es dabei zu einer
nicht unerheblichen elastischen Verformung der Bremsträgerarme
in Umfangsrichtung, die sich aufgrund der Hebelarme am axial äußeren Ende
der Bremsträgerarme
besonders stark auswirkt. Die sich daraus ergebende Schiefstellung
der Bremsträgerarme
in Umfangsrichtung wirkt sich über die
Bremsbeläge
auch auf das Gehäuse
aus und führt
damit zu einer unerwünschten
Schiefstellung des Bremsgehäuses
sowie der beiden Bremsbeläge. Der
daraus resultierende Schrägverschleiß an den Bremsbelägen bewirkt
neben einer Verschlechterung der Funktion auch eine Verschlechterung
des Komfortverhaltens der Bremse. Insbesondere ist die Scheibenbremse
bei Schrägverschleiß empfindlicher für die Entstehung
von Bremsgeräuschen.
-
Aus
der DE-OS 19650425 ist ein Bremsträger für eine Scheibenbremsen bekannt,
bei dem die Nachgiebigkeit der Belagabstützung an der dem Kolben zugeordneten
Seite des Bremsträgers
gezielt erhöht
wurde, um die Verschiebung des inneren Bremsklötzes unter Last an die Verschiebung
des äußeren Bremsklotzes
anzugleichen. Der bekannte Bremsträger ist symmetrisch gestaltet
und besitzt einen recht komplizierten Aufbau. Durch die Schwächung des
Materials sowohl auf der Einlaufseite als auch aus der Auslaufseite
müssen
die Abmessungen des Trägers
für die
aufzunehmende Kraft relativ groß gewählt werden.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine neuartige und kompakte Scheibenbremsen
anzugeben, bei der die Verschiebung der Bremsklötze zu beiden Seiten der Bremsscheibe
unter Last weitgehend parallel verläuft, wobei der Aufbau der Scheibenbremse möglichst
einfach sein soll.
-
Die
Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Der Erfindung besteht im
Prinzip also darin, die Nachgiebigkeit der Abstützung für den äußeren Bremsklotz herabzusetzen oder
mit anderen Worten die Steifigkeit dieser Abstützung gegenüber den wirksamen Bremsenkräften zu erhöhen. Anstatt
also die Elastizität
der Abstützung für den inneren,
dem Kolben zugeordneten Belag zu erhöhen, wird erfindungsgemäß die Steifigkeit
der Abstützung
für den äußeren (faustseitigen)
Bremsklotz erhöht.
Diese Erhöhung
geschieht mit Hilfe einer Strebe, die auf die in axialer Richtung äußere Abstützung einwirkt.
Es ist zwar bekannt, die beiden äußeren Enden
der Arme eines Bremsträgers
miteinander durch eine Strebe zu verbinden. Eine derartige Maßnahme macht
aber nur Sinn, wenn die beiden Arme des Trägers etwa gleich dimensioniert
sind. Im Gegensatz hierzu wird erfindungsgemäß die Strebe an der Kolbenseite
des Bremsträgers
angeordnet, so daß sie
auch dann wirksam ist, wenn der Träger stark unsymmetrisch ausgestaltet
ist, in dem beispielsweise der Arm auf der Auslaufseite sehr schwach
ausgeführt
ist.
-
Die
Erfindung ist vorteilhaften anwendbar sowohl für gezogene als auch für gedrückte Beläge. Um den
erfindungsgemäßen Effekt
zu erreichen sollte der von der Strebe beaufschlagte Trägerarm in
Form eines Waagebalkens wirksam sein, indem an dem so gebildeten
Hebel an der einen Seite die von dem äußeren Bremsklotz ausgehende
Kraft und an der anderen Seite die Strebe wirksam ist. Die beiden
Kräfte an
den gegenüberliegenden
Enden des Waagebalkens wirken also in der gleichen Richtung. Je
nach dem, ob an der äußeren Abstützung durch
den äußeren Bremsklotz
gezogen oder gedrückt
wird, wird dann die Strebe bevorzugt ebenfalls auf Zug oder Druck
belastet. Im Prinzip ist also die Strebe über den Waagebalken derart
wirksam, daß sie
der durch den Bremsklotz ausgeübten
Kraft entgegenwirkt und somit die Auslenkung der Abstützung des äußeren Bremsklotzes
herabsetzt.
-
Wie
beschrieben ist es an sich möglich
die Erfindung sowohl für
gedrückte
als auch für
gezogene Bremsklötze
einzusetzen. Verwendete man zwei entgegengesetzt gerichtete Streben,
so kann die Erfindung auch für
Bremsklötze
verwendet werden, die sowohl gezogen als auch gedrückt werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird aber empfohlen, daß entsprechend
den Merkmalen nach Anspruch 2 die Strebe einlaufseitig wirksam ist
also einer Zugbelastung durch den äußeren Bremsklotz entgegenwirkt. Dabei
wird der Drehpunkt des Waagebalkens, an dem in die Strebe angreift
bevorzugt in eine sich in axialer Richtung erstreckende Ebene verlegt,
welche sich im Bereich der Befestigungslöcher des Bremsträgers befindet.
Hierdurch werden die auf die Befestigung wirkenden Drehmomente sehr
gering. Liegt aber der Drehpunkt in axialer Richtung etwa in Höhe eines
der Befestigungslöcher,
so soll die Strebe axial nach außen (zum Kolben hin gerichtet)
an dem Waagebalken angreifen. Dabei ist die Strebe um so wirksamer,
je weiter außen
sie an dem Balken angreift.
-
Wird
der äußere Bremsklotz
auf Zug beansprucht so empfiehlt es sich in Weiterbildung der Erfindung
auch die Strebe nur auf Zug zu beanspruchen, da sich hierdurch eine
relativ einfache mechanische Konstruktion ergibt.
-
Um
die Scheibenbremse möglichst
geräuscharm
zu gestalten und um deren parallele Ausrichtung zu vereinfachen
empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Verwendung der
Merkmale nach Anspruch 4. Hierdurch bleibt der Arm des Bremsträgers auf
der Auslaufseite weitgehend frei von tangentialen Kräften und
kann dementsprechend schwach ausgeführt werden. Hierdurch sind
erhebliche Einsparungen ein Material und eine wesentliche Vergrößerung der
Reibfläche
möglich,
wie weiter unten noch näher
erläutert
wird.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich entsprechend den Merkmalen
nach Anspruch 5 bei gleichbleibender Kraft den Verschiebungsweg
der Abstützung
des inneren, kolbenseitigen Bremsklotzes gezielt zu erhöhen, wie
dies an sich bekannt ist. Hierdurch wird die Wirkungsweise der Erfindung
unterstützt
so daß die
parallele Verschiebung der Abstützungen
des inneren und des äußeren Bremsklotzes
gleichzeitig durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Strebe
als auch durch die Vergrößerung der
Elastizität
der inneren Abstützung
erzielt werden kann. Die Erhöhung
der Elastizität
kann dabei durch die Schwächung
des Materials im Bereich der inneren Abstützung geschehen wobei im einfachsten
Fall gemäß den Merkmalen
nach Anspruch 6 der Bremsträger
in diesem Bereich mit einer durchgehenden radialen Öffnung versehen
wird.
-
Bekanntlich
dient der im Bremsgehäuse
befindliche Kolben dazu, den inneren Bremsklotz gegen die eine Seite
der Bremsscheibe zu pressen während als
Gegenreaktion durch den äußeren Schenkel
des Bremsgehäuses
der äußere Belag
gegen die andere Seite der Bremsscheibe gezogen wird. Werden die beiden
Bremsklötze
nun durch die Kraftwirkung der Bremsscheibe genau parallel um die
gleichen Beträge
verschoben sich so bleibt auch das Gehäuse in axialer Richtung exakt
ausgerichtet, so daß hier
eine gute Führung
des Sattels in axialer Richtung gewährleistet ist. Werden die Bremsklötze beidseitig
nur auf Zug beansprucht, so Verschieben sich auch die einlaufseitigen
Abstützungen
der beiden Bremsklötze um
die gleichen Beträge,
so daß auch
die entsprechende Kante Gehäuses
um den gleichen Betrag mit wandert. In Weiterbildung der Erfindung
empfiehlt sich daher die Anwendung der Merkmale nach Anspruch 7.
Hierbei wird die axiale Führung
des Gehäuses
im wesentlichen von einer Gleitführung
am Bremsträger übernommen,
die mit dem einlaufseitigen Arm des Bremsträgers und den Abstützungen
der Bremsklötze
mitwandert, so daß eine
reibungsfreie Führung
des Gehäuses
gewährleistet
ist.
-
Eine
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In
der Zeichnung zeigen:
-
1 einen
Schnitt durch eine erfindungsgemäße Scheibenbremse,
-
2 eine
Draufsicht auf den Bremsträger der
erfindungsgemäßen Scheibenbremse
nach 1 in geändertem
Maßstab,
-
3 und 4 in
Seitenansicht und Draufsicht auf einen gebräuchlichen Bremsträger,
-
5 und 6 Seitenansicht
und Draufsicht auf den Bremsträger
der erfindungsgemäßen Scheibenbremse
und
-
7 den
Bremsträger
nach den 2, 5 und 6 in
perspektivischer Darstellung.
-
1 zeigt
als erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
einen Schnitt durch eine Scheibenbremse, bei der die Scheibe weggelassen
wurde. Die Scheibenbremse 1 besitzt einen Bremsträger 2,
der über
seine Befestigungslöcher 3 mit
dem Chassis des Fahrzeugs verbunden wird. In den Bremsträger 2 wird
durch ein Räumprofil
ein Vorsprung 4 gebildet, welcher durch einen Haken 5 an
der Rückenplatte 6 eines
Bremsklotzes 7 hintergriffen wird. Der Bremsklotz 7 wird
durch einen in einem Gehäuse 9 geführten Kolben 8 während des
Bremsvorganges zum Betrachter hin gegen die nicht dargestellte Bremsscheibe
gepreßt.
Die Drehrichtung der Bremsscheibe ist durch den Pfeil B angedeutet.
Der Bremsklotz 7 kann nur Zugkräfte aufnehmen, da er nur auf
seiner für
den Betrachter linken Seite einen den Vorsprung 4 hintergreifenden
Haken 5 besitzt, während
das für
den Betrachter rechte Ende frei liegt und nur in radialer Richtung
eine Abstützung
erfährt.
Damit wird der Bremsklotz 7 nur auf Zug belastet. Das geschnitten
dargestellte Gehäuse 9 besitzt
auf der dem Betrachter abgewandten Seite zwei Gleitblager, welche
durch Führungsbolzen 10 am
Bremsträger 2 geführt werden.
-
Für die Erfindung
besonders wichtig ist der Aufbau des Bremsträgers 2, wie er in 2 in
Draufsicht näher
dargestellt ist. Der Bremsträger
besitzt zwei Trägerarme 11 und 12,
die sich ausgehend vor einem Basisabschnitt 13 in axialer
Richtung erstrecken. Die beiden nicht dargestellten Bremsklötze ziehen
beim Bremsvorgang an den Abstützungen 14, 15 in
tangentialer Richtung mit der Kraft Fu/2. Üblicherweise werden diese Kräfte von
dem Basisabschnitt 13 aufgenommen und über die Befestigungen 3 an das
Chassis des Fahrzeugs abgegeben, wie dies in 4 gezeigt
ist. Im Gegensatz hierzu ist der Bremsträger 2 gemäß der Erfindung
in 2 mit einer Strebe 16 versehen, die einen
Teil des durch die Bremsklötze
ausgeübten
Drehmomentes aufnimmt. Dabei darf man sich den Arm 11 des
Bremsträgers 2 als
Waagebalken vorstellen, der um einen fiktiven Drehpunkt 17 gedreht
wird.
-
Dieser
Waagebalken befindet sich im Gleichgewicht, wobei idealisiert die
aus den zwei Kräften Fu/2
resultierende Gesamtkraft von dem Bremsträger in dem Drehpunkt 17 aufgenommen
wird.
-
Um
den Bremsträger
nicht zu steif und schwer werden zu lassen und um Material einzusparen,
wird für
die äußere Abstützung 14 eine
gewisse Verschiebung in tangentialer Richtung zugelassen. Damit
aber gleichwohl die beiden Abstützungen 14 und 15 um
den gleichen Betrag verschoben werden, wird eine entsprechende Verschiebung
der Abstützung 15 aufgrund
des dort angreifenden inneren Bremsklotzes zugelassen. Diese gewünschte Verschiebung
wird dadurch ermöglicht,
daß das
Material des Bremsträgers
im Bereich der Abstützung 15 geschwächt wird.
Im einfachsten Fall kann dies durch eine Durchbrechung 22 geschehen,
die im Bereich der Abstützung 15 in
den Bremsträger 2 eingefügt wird.
Diese Schwächung
des Materials ist dabei derart gewählt, daß bei der Belastung durch einen Bremsvorgang
die Abstützung 15 weitgehend
um den gleichen Betrag tangential verschoben wird wie die Abstützung 14 an
dem äußeren Ende
des gedachten Waagebalkens. Die Kräfte über diesen Waagebalken sind
in 2 aufgetragen.
-
Da
die in 2 nicht dargestellten Bremsklötze nur auf Zug belastet werden,
muß der
Bremsarm 12 nur von den Bremsklötzen ausgeübte radiale Kräfte aufnehmen,
die senkrecht zu der Betrachtungsebene auf die Auflageflächen 18, 19 wirken. Gegenüber einer
nach dem push-pull-Prinzip arbeitenden Scheibenbremse ergibt sich
bei gleichen Abmessungen gegenüber
den herkömmlichen
Scheibenbremsen die Möglichkeit
einer Vergrößerung des Reibbelages 20 um
einen Flächenanteil
R, wie dies in 1 angedeutet ist. Eine weitere
Möglichkeit
zur Einsparung von Material ist dadurch gegeben, daß die Angriffsfläche des
Hakens 5 verdickt wird, wie dies im Zusammenhang mit der
Patentanmeldung DE-OS 10064168.7 beschrieben ist. Auf diese Weise läßt sich
bei gleich großer
Kraftaufnahme die Stärke der
Rückenplatten
der beiden Bremsklötze
erheblich herabsetzen.
-
In 5 ist
gezeigt, daß die Öffnungen
von 23, 24 zur Aufnahme der nicht gezeigten Führungsbolzen
für das
nicht dargestellte Gehäuse
im Bereich der Vorsprünge 4 und
damit im Bereich der Abstützungen 14, 15 angeordnet
sind. Hierdurch wird erreicht, daß bei ausschließlich ziehenden
Bremsklötzen
die Öffnung 24 und
damit der zugehörige
Führungsbolzen
um den gleichen Betrag tangential verschoben wird wie die Abstützungen 14, 15.
Daher wird der zu der Öffnung 24 gehörende Führungsbolzen
gemeinsam mit den Abstützungen 14, 15 verschoben,
so daß es
in dem zugehörigen
Gleitlager nicht zu Verspannungen kommt, da das geführte Gehäuse mit
denen Abstützungen
in 5 und 6 gemeinsam nach links wandert.
Der zu der Öffnung 23 gehörende Führungsbolzen
kann sehr schwach ausgeführt
sein und kann ein entsprechendes Spiel besitzen um die Verschiebung
des Gehäuses
gegenüber
dem Trägerarme 12 auszugleichen.
Unter Umständen
kann aber wegen der parallelen Führung
der Bremsklötze
aufgrund der Erfindung auf einen auslaufseitigen Führungsbolzen
(24) komplett verzichtet werden.
-
3 und 4 zeigen
den herkömmlichen Aufbau
eines symmetrischen auf push/pull beanspruchen Bremsträgers in
Seitenansicht und Draufsicht, während
in den 5 und 6 den Bremsträgern nach 3 und 4 die
Ausgestaltung des Bremsträgers
gem. der vorliegenden Erfindung gegenübergestellt ist. In 7 ist
der zu der erfindungsgemäßen Scheibenbremse
gehörige
Bremsträger 2 in vergrößerte Maßstab perspektivisch
dargestellt.
-
Zusammenfassend
läßt sich
die Erfindung kurz wie erfolgt beschreiben. Es wird ausgegangen von
der aus der DE-OS 4431724 bekannten Scheibenbremse, die symmetrisch
ausgeführt
ist. Dadurch wurde der Halter sehr schwer, hatte jedoch die Funktionen
einer parallelen Verschiebbarkeit der Beläge mit Push-pull Abstützung.
-
Es
stellt sich die Aufgabe diese Scheibenbremse so umzugestalten, daß bei angenäherter Gewichtsgleichheit
zu einem herkömmlichen
Halter eine parallele Belagverschiebung möglich ist unter der Bedingung,
daß beide
Beläge
nur auf Zug belastet werden können.
-
Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst
daß als prinzipielle
Mechanik ein Bremsträger
in asymmetrischer Form mit einem Waage-Balken-Prinzip vorgeschlagen wird. Der Verschiebeweg
an der Abstützung 14 ist
annähernd
so groß wie
der Verschiebeweg der Abstützung 15,
wobei 14 und 15 die Einsatz-Punkte für die mit
den Haken 5 versehenen Hammer-Köpfe der Rückenplatten 6 im Räumenprofil 4 sind.
Der Weg an der Abstützung 14 wird
nur durch Fu/2 hervorgerufen. Der Weg an der Stützung 15 wird ebenfalls
durch die Kraft Fu/2 sowie durch die Auflagekraft aus dem Waagebalken-Systemen der Abstände a und
b bestimmt. Die Zug an dem Steg 16 verhindert ein Durchsacken
der Abstützung 14.
-
Die
im Vergl. zu den üblichen
Bremsträgern größere Dehnung
des erfindungsgemäßen Bremsträgers auf
der Kolbenseite wird durch eine gezielte Nachgiebigkeit der Struktur
in diesem Bereich erzielt. Durch die vergrößerte Dehnung und die verringerte Dehnung
auf der äußeren (Faust-)Seite
ergibt sich ein nahezu paralleles Dehnungsverhalten. Der quasi gleichen
Bewegung von Faustseite und Kolben-Seite am Bremsträger und
somit der Bremsklötze
folgt in gleicher Weise das Gehäuse.
Dadurch erreicht man einen extrem gleichmäßigen Belagverschleiß in tangentialer
Richtung, der unterstützt
wird durch die ausschließliche
Zugbelastung der beiden Bremsklötze.
-
Die
parallele Führung
des Gehäuses
wird durch die Verwendung von elastischen Gleitlagern (Stützbushings)
erreicht, da die Bewegung der Zugseite des Halters und die des einlaufseitigen
Führungsbolzens
gleich und klein ist im Vergleich zu herkömmlichen Bremsträgern. Wenn
der Stützbushing einlaufseitig
angeordnet ist, wird die exakte Bewegung des Halters absolut identisch
im Gehäuse
abgebildet. Der einlaufseitige Stützbushing bleibt als elastisches
Lager erhalten und kann die nur noch geringe tangentiale Bewegung
mühelos
aufnehmen. Die tangentialer Bewegung des einlaufseitigen Stützbushings
(24) und der beiden Abstützungen 14, 15 für die Bremsklötze 7 ist
quasi gleich. Durch diese optimierte Halter-Sattel-Kombination entstehen
geringste Restmomente und optimales NVH-Verhalten, d.h. Geräusch-, Schwingungs-
und Rauhigkeitsverhalten. 2 zeigt
einen Bremsträger
beziehungsweise Halter 2 mit erfindungsgemäßem Aufbau.
-
Durch
die Vergrößerung der
Belagfläche
um R (siehe 1) kann eine mögliche Flächenminderung
des Belages durch Regennut oder durch Chamfer wieder kompensiert
werden. Durch die Anwendung der beachtlichen Aufdickung 27 (siehe 1) der
Rückenplatten 6 im
den Haken 5 tragenden Hammerkopfbereich kann unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Bremsträgers 2 die
die Dicke der Rückenplatte 6 ebenfalls
minimiert werden, um möglichst
axiale Baulänge
zu sparen. Dies führt
wiederum zu geringerem Gewicht (kürzeres Gehäuse und Halter) des gesamten
Sattels (siehe 2, rechte Seite).
-
Die
Ausgestaltung der in Umfangsrichtung wirksamen elastischen Abstützung für den inneren wie
auch den äußeren Bremsbelag
ist selbstverständlich
nicht auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die
Anhebung beziehungsweise Herabsetzung der Materialsteifigkeit der äußeren beziehungsweise
inneren Belagabstützung 14, 15 läßt sich
je nach Art der gewählten
Belagabstützung
durchaus auch ausschließlich
am einlauf- bzw. auslaufseitigen Bremsträgerarm 11 bzw. 12 realisieren.
Damit läßt sich
das Prinzip bei jeder Art der Belagabstützung umsetzen. Das erfinderische
Prinzip ist auch dann einsetzbar, wenn zu beiden Seiten der Bremsscheibe
jeweils mehr als einen Bremsklotz vorgesehen ist.