DE19545744A1 - Teilbelag-Scheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilbelag-Scheibenbremse nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Derartige Scheibenbremsen sind allgemein bekannt und beispielsweise in der DE-U 68 05 501 dargestellt und beschrieben. Generell neigen die bekannten Scheiben­ bremsen zu unerwünschten Quietschgeräuschen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bekannte Scheibenbremsen so weiterzubilden, daß Quietschgeräusche verhindert oder zumindest reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei bekannten Scheibenbremsen neigen die im Bremssattel geführten Brems­ backen zu Schwingungen. Diese Schwingungen werden unter anderem dadurch verursacht, daß die wirksamen Bremskrafteinleitungsstellen der beiden Brems­ backen in Umfangsrichtung der Bremsscheibe auseinanderliegen, wodurch ein He­ belarm für Kippmomente zwischen den Bremsbacken entsteht. Hierdurch werden die Eigenschwingformen der Bremsscheibe angeregt, wodurch hochfrequente Quietschgeräusche entstehen. Dieses Phänomen tritt in erster Linie bei Bremsvor­ gängen mit geringem Bremsdruck auf.

Aus dieser grundlegenden Erkenntnis zur Entstehung von Schwingungen an Schei­ benbremsen leitet sich der Kerngedanke der Erfindung ab: Schwingungen der Bremsbacken, die die Bremsscheibe zu Quietschgeräuschen anregen, können wir­ kungsvoll dadurch vermindert oder unterbunden werden, daß die Anlagebereiche der Bremsbacken zu beiden Seiten der Bremsscheibe auf etwa die gleiche Höhe zusammengeführt werden, so daß kein Hebelarm mehr für eine Kippbewegung der Bremsbacken zur Verfügung steht. Dies wird gemäß Anspruch 1 dadurch realisiert, daß der Bremskolben schräg auf die Bremsbacke drückt, wodurch die Bremsbacke geringfügig gekippt wird und einseitig an der Bremsscheibe zur Anlage kommt. Maßgeblich ist hierbei, daß auch die gegenüberliegende Bremsbacke symmetrisch gekippt wird oder bereits eine Schräglage aufweist, so daß bei beiden Bremsbacken jeweils entweder der bremsscheibeneinlaufseitige oder der bremsscheibenauslauf­ seitige Randbereich an der Bremsscheibe zur Anlage kommt.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung einer Scheibenbremse überträgt jeder Reibbelag bei geringen Bremsdrücken nur über einen seiner kantenförmigen Rand­ bereiche die Bremskraft auf die Bremsscheibe. Schon bei mittleren Bremsdrücken legen sich die Reibbeläge mehr oder weniger vollflächig an die Bremsscheibe an. Die Erfindung zielt jedoch bewußt darauf ab, insbesondere dem Bremsenquiet­ schen bei niedrigen Bremsdrücken entgegenzuwirken. Das vollflächige Anlegen der Reibbeläge bei stärkeren Bremsungen hingegen ist erwünscht und erforderlich, um entsprechend hohe Bremskräfe übertragen zu können. Es wird einerseits durch die Kompressibilität des Reibbelages und andererseits durch eine begrenzte Be­ weglichkeit des Bremskolbens unter Last ermöglicht. Der in der Praxis sehr kleine Zustellwinkel wird demzufolge bei stärkeren Bremsungen durch die Elastizitäten in der Scheibenbremse kompensiert.

Die Erfindung wirkt sich sowohl bei neuen als auch bei eingelaufenen Reibbelägen vorteilhaft aus. Besondere Vorteile werden insbesondere bei neuen Reibbelägen erzielt, die erfahrungsgemäß eine größere Neigung zur Geräuschentwicklung zei­ gen.

Um auch für die gegenüberliegende Bremsbacke einen definierten randseitigen Anlagebereich zu erreichen, ist bei Festsattelscheibenbremsen gemäß Anspruch 2 auch für die zweite Bremsbacke ein schräggestellter Bremskolben vorgesehen (symmetrische Anordnung). Somit ist es in einfacher Weise möglich, beide Brems­ backen entweder am bremsscheibeneinlaufseitigen oder am bremsscheibenaus­ laufseitigen Randabschnitt der Reibbeläge an der Bremsscheibe zur Anlage zu bringen.

Bei Schwimmsattel-Scheibenbremsen steht nur ein Bremskolben zur Verfügung, der über einen schwimmenden Bremssattel die Bremskraft auch auf die kolbenab­ gewandte Bremsbacke überträgt. Gemäß Anspruch 3 ist für diesen Fall auf der kol­ benabgewandten Seite eine Einrichtung vorgesehen, die bei einer Bremsenbetäti­ gung eine symmetrische Schrägstellung der kolbenabgewandten Bremsbacke be­ wirkt.

Anspruch 4 beschreibt eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung. Bei einer bekannten Scheibenbremse, wie sie beispielsweise in den Fahrzeugen der aktuellen 5er-Reihe der BMW AG realisiert ist, wird der gesamte Bremssattel und damit auch die Bremsbacken um einen kleinen Anstellwinkel gegenüber dem Lot auf die Bremsscheibe schräggestellt. Im Neuzustand der Bremsbacken liegen somit die Reibbeläge der Bremsbacken auf der einen Seite der Bremsscheibe nur im bremsscheibeneinlaufseitigen Bereich und auf der anderen Seite der Bremsscheibe nur im bremsscheibenauslaufseitigen Bereich an. Durch diese kantenförmige Anlage ergibt sich bei neuen Bremsbacken ein definierter Anlagezustand mit Vorteilen bei der Geräuschentwicklung und der Dosierbarkeit der Scheibenbremse. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann die Schrägstellung der Bremsbacken in besonders vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, die Brems­ backe einer Seite schräg an die Bremsscheibe anzustellen, um einen Gegenpol zu bilden zu der erfindungsgemäß durch die Schrägstellung des Bremskolbens erreich­ ten kantenförmigen Anlage der anderen Bremsbacke. Diese Konstellation ist insbe­ sondere bei Schwimmsattelbremsen von Vorteil, um die kolbenabgewandte Bremsbacke ebenfalls symmetrisch zur kolbenseitigen Bremsbacke schrägzustel­ len.

Maßgeblich für die Wirksamkeit der Erfindung ist gemäß Anspruch 5, daß der Zu­ stellwinkel für den Bremskolben gegensinnig zum Anstellwinkel der Bremsbacke verläuft.

Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand sche­ matischer Zeichnungen dargestellt und erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Festsattel-Scheibenbremse mit schräggestell­ ten Bremskolben, ohne Bremsdruck-Beaufschlagung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, mit geringem Bremsdruck beaufschlagt,

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, mit mittlerem bis hohem Bremsdruck beaufschlagt,

Fig. 4 eine Schwimmsattel-Scheibenbremse mit schräggestelltem Bremskol­ ben,

Fig. 5 eine Schwimmsattel-Scheibenbremse mit schräggestelltem Bremssattel und schräggestelltem Bremskolben, ohne Bremsdruck-Beaufschlagung, und

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, mit geringem Bremsdruck beaufschlagt.

Die Scheibenbremse eines Kraftfahrzeuges weist gemäß Fig. 1 eine Brems­ scheibe 1, einen als Festsattel ausgebildeten Bremssattel 3 mit zwei Sattelhälften 3a bzw. 3b, die jeweils einen Bremskolben 4 aufnehmen, sowie eine innere und eine äußere Bremsbacke 5 auf. Die Bremsbacken 5 sind im Bremssattel 3 in Rich­ tung des Pfeils 6 verschieblich geführt. In Umfangsrichtung 7 werden die Brems­ backen 5 über Anschläge 8 _o,u fixiert. Der Pfeil 9 gibt die Drehrichtung der Brems­ scheibe bei Vorwärtsfahrt an. Die Bremsbacken 5 setzen sich jeweils aus einem Belagträger 10 sowie einem Reibbelag 11 zusammen.

Die Scheibenbremse ist in Fig. 1 in der Ansicht mit Blickrichtung in Fahrtrichtung dargestellt, d. h. der Bremssattel 3 befindet sich hinter der Mitte des nicht darge­ stellten Fahrzeugrades. Demnach sind die unteren Anschläge 8 _u und die oberen Anschläge 8 _o in etwa vertikal übereinander angeordnet. Der untere Randabschnitt der Reibbeläge 11 ist, bezogen auf die überwiegende Vorwärtsfahrt des Fahrzeu­ ges, der Bereich des Bremsscheibeneinlaufes 12, während der obere Abschnitt am Bremsscheibenauslauf 13 liegt. Die Bremsscheibe 1 ist lotrecht ins Fahrzeug ein­ gesetzt, mit einer waagrechten Drehachse 2, die mit der Verschieberichtung 6 für die Bremsbacken 5 übereinstimmt.

Erfindungsgemäß sind die Bremskolben 4 gegenüber dem Lot 2 (Drehachse) auf die Bremsscheibe 1 um den Zustellwinkel α schräggestellt, wie aus Fig. 1 hervor­ geht.

Die Auswirkungen dieser Schrägstellung der Kolben 4 geht aus Fig. 2 hervor:

Unter der von den Bremskolben 4 ausgeübten Kraft richten sich die Bremsbacken 5 entsprechend den Druckflächen 16 (siehe Fig. 1) der Bremskolben 4 aus und nehmen die in Fig. 2 gezeigte Lage ein. Die Reibbeläge 11 der Bremsbacken 5 stehen somit unter dem Winkel α zur Bremsscheibe 1 und kommen nur an ihren bremsscheibenauslaufseitigen Randbereichen 13 zur Anlage mit der Bremsscheibe 1. Da die Anlagebereiche beider Bremsbacken 5 auf derselben Höhe sind, liegt kein Hebelarm vor, der ein Kippmoment zwischen den beiden Bremsbacken 5 bewirken könnte. Somit werden Quietschgeräusche, die bei konventionellen Scheibenbrem­ sen in der Anfangsphase eines Bremsvorgangs und bei leichten Bremsungen durch eine undefinierte oder flächige Anlage der Reibbeläge erzeugt werden, durch die definierte, gegenüberliegende Kantenanlage der Reibbeläge 11 zuverlässig unter­ bunden.

Fig. 3 zeigt den Zustand einer Bremsung mit mittlerem bis hohem Bremsdruck. Durch die entsprechend hohen aufgebrachten Bremsdrücke legen sich die Reibbe­ läge 11 vollflächig an die Bremsscheibe 1 an. Die Bremskolben 4 sind in ihren Füh­ rungen 17 begrenzt beweglich eingesetzt und können dieser Ausrichtung folgen.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen erfindungsgemäße Scheibenbremsen der Schwimm­ sattel-Bauart.

Die Scheibenbremse der Fig. 4 weist eine Bremsscheibe 101, einen Bremssattel 103 mit einem unter dem Zustellwinkel α zum Lot 102 schräggestellten Bremskol­ ben 104 sowie zwei Bremsbacken 105a, b auf. Anschläge 108 _o,u führen die Bremsbacken 105a, b in Umfangsrichtung 107. Der Bremssattel 103 ist als Faust­ sattel ausgebildet und besteht aus einer "Faust" 114 sowie zwei Fingern 115 _o,u die die Bremsscheibe 101 umgreifen und die Bremskraft auf die kolbenabgewandte Bremsbacke 105b übertragen. Die Finger 115 _o,u sind unter einem Winkel β, der dem Zustellwinkel α entspricht, gegenüber der Lotrechten abgeschrägt. Im drucklo­ sen Zustand der Scheibenbremse (Fig. 4) nehmen beide Bremsbacken 105a, b aufgrund ihrer Gewichtskraft die in Fig. 4 dargestellte Lage parallel zur Brems­ scheibe 101 ein. Wird nun Bremsdruck aufgebracht, so richtet sich die Bremsbacke 105a unter der Krafteinwirkung des Bremskolbens 104 aus, wie oben beschrieben. Durch die schwimmende Führung des Faustsattels 103 wird auch die Bremsbacke 105b an die Bremsscheibe 101 gedrückt und stützt sich hierbei an den abgeschräg­ ten Fingern 115 _o,u ab. Damit nehmen beide Bremsbacken 105a, b die in Fig. 4 gestrichelt skizzierte Lage ein, die grundsätzlich der Position der Bremsbacken 5 in Fig. 2 entspricht.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine gegenüber Fig. 4 modifizierte Scheibenbremse mit einem unter einem Anstellwinkel γ gegenüber dem Lot 202 schräggestellten Bremssattel 203. Durch den Anstellwinkel γ sind die Bremsbacken 205a,b in bezug auf die Bremsscheibe 201 geneigt. Ohne Berücksichtigung des schräggestellten Bremskolbens 204 (Zustellwinkel α) ergäbe sich bei geringen Bremsdrücken somit ein kantenförmiger Anlagebereich des kolbenseitigen Reibbelags 211a am Brems­ scheibeneinlauf 212, während der kolbenabgewandte Reibbelag 211b diametral gegenüberliegend am Bremsscheibenauslauf 213 an der Bremsscheibe 201 zur Anlage käme.

Fig. 6 zeigt die sich einstellende Ausrichtung der kolbenseitigen Bremsbacke 205a unter der Wirkung der Druckfläche 217 des Bremskolbens 204: Wie bereits im Zu­ sammenhang mit Fig. 4 beschrieben, richtet sich die Bremsbacke 205a gegen­ sinnig zur Bremsbacke 205b aus, so daß beide Reibbeläge 211a, b auf gleicher Höhe an ihren bremsscheibenauslaufseitigen Randbereichen 213 an der Brems­ scheibe 201 zur Anlage kommen.

Der Zustellwinkel α ist jedem Fall so zu bemessen, daß auch bei Bremsbacken, die unter einem Anstellwinkel γ schräggestellt sind und deren Reibbeläge sich nach entsprechender Betriebsdauer schräg eingeschliffen haben, noch eine eindeutige kantenförmige Anlage an der Bremsscheibe (auf gleicher Höhe gegenüberliegend dem Reibbelag der zweiten Bremsbacke) gewährleistet ist.

In Analogie zur Schrägstellung der Bremsbacken bei Schwimmsattelbremsen (Fig. 5 und 6) können auch bei Festsattelbremsen die Bremsbacken über einen Anstellwinkel β des Festsattels schräggestellt werden. Auf diese Weise kann an einer Seite des Bremssattels auf einen schräggestellten Bremskolben verzichtet werden.

Abweichend von der Darstellung der Fig. 1 bis 6 können die Bremsbacken 5, 105a, b und 205a, b selbstverständlich auch paarweise am Bremsscheibeneinlauf 12, 112 bzw. 212 der Bremsscheibe 1, 101 bzw. 201 zur Anlage kommen.

Die in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Winkel α, β und γ sind aus Gründen der Anschaulichkeit deutlich größer gewählt als dies bei ausgeführten Konstruktionen der Fall ist. Der Zustellwinkel α und der Anstellwinkel γ sind in der Praxis so klein bemessen, daß sie das Verschleißverhalten und die Leistungsfähigkeit der Schei­ benbremse nicht nennenswert beeinträchtigen.

Claims (5)

1. Teilbelag-Scheibenbremse, mit einer Bremsscheibe und zwei beidseits der Bremsscheibe angeordneten Bremsbacken, die über wenigstens einen Bremskolben an die Bremsscheibe angedrückt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Bremskolbens (4,104, 204) um einen Zustellwinkel (α) vom Lot (2, 102, 202) auf die Bremsscheibe (1, 101, 201) abweicht, derart, daß beim Andrücken der ersten Bremsbacke (5, 105a, 205a) durch den Bremskolben (4, 104, 204) nur einer der - in Umfangsrichtung (7, 107) der Bremsscheibe (1, 101, 201) betrachtet - äußeren Randbereiche (13, 113, 213) des Reibbelags (11, 111a, 211a) der ersten Bremsbacke (5, 105a, 205a) an der Bremsscheibe (1, 101, 201) zur Anlage kommt, sowie mit Mitteln, die auch bei der zweiten Bremsbacke (5, 105b, 205b) eine einseitige Anlage des auf gleicher Höhe gegenüberliegenden äußeren Rand­ bereiches (13, 113, 213) des Reibbelages (11, 111b, 211b) bewirken.

2. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 1, ausgebildet nach Art einer Fest­ sattelbremse, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des der zweiten Bremsbacke (5) zugeordneten Bremskolbens (4) ebenfalls um den Zustellwinkel (α) vom Lot (2) auf die Bremsscheibe (1) abweicht.

3. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 1, ausgebildet nach Art einer Schwimmsattelbremse dadurch gekennzeichnet, daß auf der kolbenabgewandten Seite eine Einrich­ tung (115 _o,u) vorgesehen ist, die eine symmetrische Schrägstellung der kol­ benabgewandten Bremsbacke (105b) in Bezug auf die kolbenseitige Brems­ backe (105a) bewirkt.

4. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die dem Bremskolben (204) abge­ wandte Bremsbacke (205b) unter einem vom Lot (202) auf die Bremsscheibe (201) abweichenden Anstellwinkel (γ) an die Bremsscheibe (201) herangeführt wird.

5. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustellwinkel (α) gegensinnig zum An­ stellwinkel (γ) gerichtet ist.