DE19545745C2 - Teilbelag-Scheibenbremse - Google Patents
Teilbelag-ScheibenbremseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilbelag-Scheibenbremse nach dem Oberbe
griff der Ansprüche 1 und 5. Zum bekannten Stand der Technik wird neben der
DE 40 06 369 A1 sowie der DE-OS 16 80 821 auf die bei den Fahrzeugen der aktu
ellen 5er-Reihe der BMW AG eingesetzten Scheibenbremsen verwiesen.
Der bei den genannten Fahrzeugen realisierte Anstellwinkel für die Bremsbacken,
der durch eine Schrägstellung des Bremssattels gegenüber dem Lot auf die Brems
scheibe erreicht wird, erzeugt bei neuen Bremsbacken einen definierten Zustand
bezüglich des Anlegens der Reibbeläge. Da durch den Anstellwinkel die Reibbeläge
nicht parallel zur Bremsscheibe verlaufen, liegt in der Anfangsphase einer Brem
sung bzw. bei geringer aufgebrachter Bremskraft jeder der Reibbeläge nicht flächig
an der Bremsscheibe an, sondern jeweils nur mit einem - bezogen auf die Umfangs
richtung der Bremsscheibe - außenliegenden Randbereich. Mit anderen Worten
beschrieben, überträgt bei geringen Bremskräften lediglich der kantenförmige
bremsscheibeneinlauf- bzw. bremsscheibenauslaufseitige Randbereich des Reib
belages die Bremskraft. Bei stärkeren Bremsungen legt sich die Bremsbacke infolge
der Elastizitäten in den Bremsenelementen sowie der Kompressibilität des Reibbe
lages vollflächig an die Bremsscheibe an. Nach einer gewissen Einfahrzeit ist der
Anstellwinkel durch den Verschleiß der Reibbeläge kompensiert, bei gleichzeitig
gleichmäßigem Tragbild der Reibbeläge. Durch den Anstellwinkel soll lediglich das
im Neuzustand der Reibbeläge ungleichmäßige Tragbild zugunsten einer definierten
Kantenberührung eliminiert werden. Hieraus ergeben sich unter anderem Vorteile
hinsichtlich der Geräuschentwicklung der Scheibenbremse (Bremsenquietschen).
Aus der DE-OS 16 80 821 ist es bekannt, daß ein bei älteren, bereits schräg abge
nutzten Bremsbelägen auftretendes Bremsenquietschen dadurch vermieden werden
kann, daß die Kolbenangriffspunkte der Bremskolben auf der sog. Flanschseite des
Bremssattels einer Festsattelscheibenbremse gegen den äußeren Umfang des
Scheibenauslaufendes der Bremsscheibe und auf der gegenüberliegenden sog.
Deckelseite gegen den inneren Umfang des Scheibeneinlaufendes der Bremsschei
be verschoben sind. Weiterhin ist es aus der DE 40 06 369 A1 bekannt, Bremsbelä
ge abgeschrägt auszubilden, um das Einlaufverhalten von neuen Bremsbelägen zu
verbessern.
Nachdem sich gezeigt hat, daß bei einer Teilbelag-Scheibenbremse nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 5 lediglich in der Einlaufphase der Bremsbeläge
teilweise wiederum unerwünschte Quietschgeräusche auftreten, ist es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, an dieser Scheibenbremse eine weitere Verbesserung hin
sichtlich des Geräuschverhaltens zu erzielen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 5 gelöst.
Bei der bekannten Scheibenbremse liegen die in der Anfangsphase einer Bremsung
anliegenden Randbereiche der Reibbeläge einander diametral gegenüber. Durch
den relativ großen Abstand der beiden Randbereiche der gegenüberliegenden
Reibbeläge ergibt sich ein vergleichsweise großer Hebelarm, durch den Kippmo
mente an den Bremsbacken entstehen. Dieses Phänomen tritt insbesondere bei
Scheibenbremsen mit Schwimmsatteln auf, da hier durch die einseitige Krafteinlei
tung über nur einen Bremskolben die gegenüberliegende Bremsbacke nachgezogen
wird, was ein alternierendes Kippen der Bremsbacken zur Folge haben kann. Hier
durch entstehen Schwingungen, vor allem bei geringen Bremskräften, unter denen
die Bremsbacken noch Kippbewegungen ausführen können. Diese Schwingungen
der Bremsbacken im Bremssattel regen die Bremsscheibe in ihren Eigenschwing
formen an, wodurch die störenden Quietschgeräusche entstehen.
Die beschriebenen Kippmomente ergeben sich in der Praxis auch bei solchen
Scheibenbremsen, deren Bremsbacken theoretisch parallel zur Bremsscheibe aus
gerichtet sind, da sich aufgrund von Herstellungs- und Einbautoleranzen zwangs
läufig Abweichungen von der idealisierten parallelen Konstruktionslage einstellen.
Nach der Einlaufzeit liegen die Reibbeläge durch die verschleißbedingte Kompen
sation des Anstellwinkels weitestgehend plan an der Bremsscheibe an, ohne ein
deutig ausgeprägte Hebelarme zwischen den gegenüberliegenden Bremsbacken.
Aus diesem Grund tritt bei eingelaufenen Reibbelägen deutlich seltener das stören
de Bremsenquietschen auf.
Ausgehend von der oben beschriebenen grundlegenden Erkenntnis, daß die
Schwingungsanregung für Quietschgeräusche an Scheibenbremsen in vielen Fällen
durch Kippmomente zwischen den gegenüberliegenden Bremsbacken entsteht, ba
siert die Erfindung auf dem Kerngedanken, den Hebelarm für derartige Kippmo
mente so klein als möglich zu halten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß die Dicke einer der beiden Bremsbacken, nachfolgend Ausgleichsbremsbacke
genannt, entlang der Umfangsrichtung der Bremsscheibe ungleichmäßig ist
(Anspruch 1). Alternativ kann auch der der Ausgleichsbremsbacke zugeordnete
Bremskolben abgestuft sein oder nicht parallel zur Bremscheibe verlaufen
(Anspruch 5). Durch beide Maßnahmen wird erreicht, daß (zumindest im Anfangs
stadium eines Bremsvorgangs und bei leichten Bremsungen) im Neuzustand der
Ausgleichsbremsbacke deren Reibbelag auf gleicher Höhe der Bremsscheibe an
liegt wie der Reibbelag der anderen Bremsbacke, die durch den Anstellwinkel ge
gensinnig schräggestellt ist. Die beiden Bremsbacken können dabei entweder am
Einlauf oder am Auslauf der Bremsscheibe liegen. Damit sind die Anlagebereiche
der Bremsbacken idealerweise in einer Ebene, so daß kein Hebelarm für Kippmo
mente mehr auftritt. Hierdurch werden Schwingungen der Bremsbacken im Brems
sattel wirksam unterbunden, so daß im Neuzustand bzw. während des Einlaufens
der Bremsbacken keine nennenswerte Schwingungsanregung der Bremsscheibe
erfolgt.
Die ungleichmäßige Dicke der Bremsbacke kann auf unterschiedliche Weise er
zeugt werden.
Anspruch 2 sieht eine ungleichmäßige Dicke des Reibbelags der Ausgleichsbrems
backe vor (bei konstanter Dicke des Belagträgers). Die Ungleichmäßigkeit kann
beispielsweise durch einen Absatz oder eine Stufe im Reibbelag hergestellt werden.
Insbesondere bietet sich jedoch eine lineare Dickenänderung gemäß Anspruch 3
an, mit dem Vorteil, daß der Reibbelag auf seiner gesamten Fläche trägt, sobald
mittlere Bremsdrücke aufgebracht werden. Auch erfolgt ein steter Übergang vom
Neuzustand in den eingelaufenen Zustand. Verlängert man in der Seitenansicht der
Bremsbacken gedanklich die Mantelflächen der Reibbeläge, so ergibt sich quasi
eine "Schere" mit einem Schnittpunkt der Schenkel in der Mittenebene der Brems
scheibe. Die Schere ist bei fehlendem oder geringem Bremsdruck geöffnet, wäh
rend sie sich bei zunehmenden Bremsdrücken schließt.
Die ungleichmäßige Dicke des Reibbelags kann in einfacher Weise und kosten
günstig oder sogar kostenneutral ausgeführt werden. Die über der Umfangsrichtung
der Bremsscheibe ungleichmäßige Dicke des Reibbelages kann bereits bei der
Aufbringung des Reibbelages auf den Belagträger realisiert werden. Ebenso ist es
möglich, nachträglich durch partielles Entfernen von Reibmaterial die ungleichmä
ßige Dicke zu erreichen.
Alternativ kann (bei konstanter Dicke des Reibbelags) gemäß Anspruch 4 der Be
lagträger keilförmig ausgebildet sein, um eine zum Anstellwinkel gegensinnige
Schräglage der Ausgleichsbremsbacke zu erzielen. Diese Maßnahme läßt sich
ebenfalls mit nur sehr geringem Aufwand realisieren. Die gleiche Wirkung wird bei
spielsweise auch mit einem keilförmig ausgebildeten Blech erzielt, das zwischen
Bremskolben und Belagträger eingesetzt wird.
Wird gemäß Anspruch 5 ein abgestufter oder abgeschrägter Bremskolben einge
setzt, so können beidseitig der Bremsscheibe identische Bremsbacken verwendet
werden. Gleichwirkend mit dem Einsatz eines derartigen Kolbens ist beispielsweise
auch die Verwendung eines Zwischenbleches, das im Bereich der Kontaktfläche
zwischen Bremskolben und Belagträger eine Aussparung aufweist, so daß eine
ungleichmäßige Krafteinleitung erfolgt und sich damit eine Schräglage der Aus
gleichsbremsbacke einstellt.
Durch die angeführten erfindungsgemäßen Maßnahmen werden die Aufwendun
gen, die durch Kundenreklamationen wegen Bremsenquietschens entstehen, deut
lich gesenkt, da der bisher oftmals praktizierte Austausch der Bremsbacken entfällt.
Der Erfolg durch einen Bremsbackentausch war zudem bislang ungewiß, da sich
auch bei den ausgetauschten Bremsbacken die oben beschriebenen ungünstigen
Schwingungsbedingungen wieder einstellen konnten. Demgegenüber kann mit der
erfindungsgemäßen Maßnahme das Bremsenquietschen unterbunden werden,
sowohl bei Erstausrüstung durch den Fahrzeughersteller als auch bei Nachrüstung.
Es ergeben sich zudem keine nennenswerten Nachteile hinsichtlich der nutzbaren
Materialstärke des Reibbelages, da für die Wirksamkeit des beschriebenen Effektes
bereits geringfügige Schrägstellungen ausreichen. Die Erfindung läßt sich glei
chermaßen für Fest- und Schwimmsattelbremsen anwenden.
Ein "negativer" Anstellwinkel, wie in Anspruch 6 beschrieben, ist beispielsweise bei
den Fahrzeugen der aktuellen 5er-Reihe der BMW AG realisiert. Im Zusammen
hang mit der Erfindung ergibt sich hierbei als Vorteil, daß die oben beschriebene
"Schere" ihren Schnittpunkt am für den überwiegenden Fall der Vorwärtsfahrt des
Kraftfahrzeuges bremsscheibenauslaufseitigen Bereich der Bremsbacken hat, wo
durch sich Vorteile hinsichtlich des Tragbildes und des Verschleißverhaltens der
Reibbeläge ergeben.
Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend in der Zeichnung
anhand schematischer Figuren dargestellt und näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine bekannte Scheibenbremse an der linken Seite eines Kraftfahrzeu
ges, in der Ansicht in Fahrtrichtung, das heißt auf die Rückseite der
Scheibenbremse, ohne aufgebrachte Bremskraft,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit erfindungsgemäß ab
geschrägtem inneren Reibbelag,
Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellung der Scheiben
bremse im eingelaufenen Zustand,
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit positivem Anstellwinkel
der Bremsbacken und
Fig. 5 eine zur Fig. 2 analoge Darstellung einer Festsattel-Scheibenbremse.
Die Scheibenbremse eines Kraftfahrzeuges weist gemäß Fig. 1 eine Brems
scheibe 1, einen als Schwimmsattel (Faustsattel) ausgebildeten Bremssattel 3, der
einen Bremskolben 4 aufnimmt, sowie eine innere und eine äußere Bremsbacke 5a
bzw. 5b auf. Die Bremsbacken 5a, b werden im Bremssattel 3 in Richtung des
Pfeils 6, der die Verschieberichtung angibt, verschieblich geführt. In Umfangsrich
tung 7 werden die Bremsbacken 5a, b über Anschläge 8 o,u fixiert. Der Pfeil 9 gibt
die Drehrichtung der Bremsscheibe bei Vorwärtsfahrt an. Die Bremsbacken 5a, b
setzen sich jeweils aus einem Belagträger 10a, b sowie einem Reibbelag 11a, b
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 11a, b ist, bezogen auf die überwiegende Vorwärtsfahrt des Fahr
zeuges, der Bereich des Bremsscheibeneinlaufes 12, während der obere Abschnitt
13 am Bremsscheibenauslauf liegt. Die Bremsscheibe 1 ist lotrecht ins Fahrzeug
eingesetzt, mit einer waagrechten Drehachse 2.
Der Bremssattel 3 ist faustfförmig ausgebildet. Die fahrzeuginnenseitige "Faust" 14
nimmt den Bremskolben 4 auf. Über den die Bremsscheibe 1 umgreifenden Finger
15 wird die Bremskraft auf die Außenseite der Bremsscheibe 1 übertragen. Der
Bremssattel 3 ist gegenüber dem Lot 2 (Drehachse) auf die Bremsscheibe 1 um
den "negativen Anstellwinkel" α schräggestellt. Da die Bremsbacken 5a, b im
Bremssattel 3 geradlinig verschiebbar geführt sind, gibt die Symmetrieachse des
Bremssattels 3 gleichzeitig die Verschiebeachse 6 für die Bremsbacken 5a, b an.
Entsprechend der Schrägstellung des Bremssattels 3 sind auch die Bremsbacken
5a, b und damit die Reibbeläge 11a, b in bezug auf die Bremsscheibe 1 schräg
gestellt. Hiermit ergibt sich für beide Reibbeläge 11a, b bei geringen Bremsdrücken
eine kantenförmige Anlagefläche, die am inneren Reibbelag 11a im Bereich des
Bremsscheibeneinlaufs 12 und am äußeren Reibbelag 11b im Bereich des
Bremsscheibenauslaufes 13 liegt. Die beiden Anlagebereiche der Reibbeläge 11a,
b sind somit - in Umfangsrichtung 7 betrachtet - im Abstand I voneinander
angeordnet. Durch diesen Abstand I ergibt sich ein Kippmoment zwischen den bei
den Bremsbacken 5a, b. Dieses Kippmoment führt insbesondere bei Schwimmsat
telbremsen zu alternierenden Kippvorgängen, die Schwingungen erzeugen, die die
Bremsscheibe 1 zu Eigenschwingungen anregen, mit der Folge unerwünschter
hochfrequenter Quietschgeräusche. Das beschriebene Phänomen tritt jedoch auch
bei Festsattelbremsen auf.
Die Fig. 2 bis 5 beschreiben nachfolgend die Erfindung. Gleiche oder gleich
wirkende Teile sind nachfolgend mit den selben Bezugszahlen bezeichnet wie in
Fig. 1.
Durch eine erfindungsgemäße Abschrägung 16a des inneren Reibbelages 11a wird,
wie aus Fig. 2 hervorgeht, erreicht, daß sowohl der innere als auch der äußere
Reibbelag 11a bzw. 11b im Anfangsstadium eines Bremsvorganges mit ihrem
bremsscheibenauslaufseitigen Randbereich 13 an der Bremsscheibe 1 anliegen.
Die Abschrägung 16a wird durch eine in Drehrichtung 9 der Bremsscheibe 1 ver
laufende Dickenzunahme (d1 → d2) der Reibbeläge erreicht. Aus der Dickenzu
nahme über der Länge I der Reibbeläge 11a, b ergibt sich der Abschrägungswinkel
β, der betragsmäßig größer ist als der Anstellwinkel α.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Scheibenbremse nach Beendigung des Ein
laufzustandes. Durch Verschleiß sowohl am inneren als auch am äußeren Reib
belag 11a bzw. 11b hat sich ein Verschleißwinkel γ eingestellt, der dem Anstellwin
kel α entspricht und die Schrägstellung der Bremsbacken 5a, b ausgleicht. Nun
mehr liegen die Reibbeläge 11a, b sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Brems
drücken flächig an der Bremsscheibe 1 an. In der Regel kommt es in diesem Zu
stand nicht mehr zu ausgeprägten Quietschgeräuschen.
Fig. 4 zeigt eine Scheibenbremse mit einem positiven Anstellwinkel α. In Analogie
zu Fig. 2 ist in diesem Fall der äußere Reibbelag 11b mit einer Abschrägung 16b
versehen, um ebenfalls eine kantenförmige Anlage der Reibbeläge 11a, b am aus
laufseitigen Randbereich 13 der Bremsbacken 3 zu erreichen.
Fig. 5 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Scheibenbremse mit einem als
Festsattel ausgeführten Bremssattel 103. Beide Sattelhälften 103a, b nehmen je
weils einen Bremskolben 104a, b auf. Der Bremssattel 103 ist als ganzes um den
Anstellwinkel α gegenüber dem Lot 102 auf die Bremsscheibe 101 schräggestellt.
Um in Analogie zu Fig. 2 eine Anlage der Reibbeläge 111a, b nur am auslauf
seitigen Randbereich 113 zu erreichen, ist der innere Reibbelag 111a mit einer Ab
schrägung 116a versehen.
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Winkel α, β und γ sind aus Gründen der
Anschaulichkeit deutlich größer gewählt als dies bei ausgeführten Konstruktionen
der Fall ist. Der Anstellwinkel α und der Abschrägungswinkel β sind in der Praxis so
klein bemessen, daß sie das Verschleißverhalten und die Leistungsfähigkeit der
Scheibenbremse nicht nennenswert beeinträchtigen.
Claims (6)
1. Teilbelag-Scheibenbremse, mit einer Bremsscheibe, auf die von beiden Sei
ten unter einem vom Lot auf die Bremsscheibe geringfügig abweichenden
Anstellwinkel jeweils eine Bremsbacke angedrückt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke einer der Bremsbacken
(Ausgleichsbremsbacke 5a) im Neuzustand und bezogen auf die Umfangs
richtung (7) der Bremsscheibe (1) ungleichmäßig ist, derart, daß beim An
drücken der Bremsbacken (5a, b) zunächst nur derjenige - in Umfangsrich
tung (7) der Bremsscheibe (1) betrachtet - äußere Randbereich (13) des
Reibbelags (11a) der Ausgleichsbremsbacke (5a) an der Bremsscheibe (1)
zur Anlage kommt, der dem durch den Anstellwinkel (α) erzeugten einseitigen
äußeren Anlagebereich (13) der anderen Bremsbacke (5b) auf gleicher Höhe
gegenüberliegt.
2. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d1, d2) des Reibbelags (11a) der
Ausgleichsbremsbacke (5a) im Neuzustand und bezogen auf die Umfangs
richtung (7) der Bremsscheibe (1) ungleichmäßig ist.
3. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (11a) der Ausgleichsbremsbacke
(5a) in Umfangsrichtung (7) der Bremsscheibe (1) eine linear abnehmende
bzw. zunehmende Dicke (d1, d2) aufweist.
4. Teilbelag-Scheibenbremse nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Belagträgers (10a) der Aus
gleichsbremsbacke (5a) in Umfangsrichtung (7) der Bremsscheibe (1) linear
zunimmt bzw. abnimmt.
5. Teilbelag-Scheibenbremse, mit einer Bremsscheibe, auf die von beiden Sei
ten unter einem vom Lot auf die Bremsscheibe geringfügig abweichenden
Anstellwinkel über wenigstens einen Bremskolben jeweils eine Bremsbacke
angedrückt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, daß die einer der Bremsbacken
(Ausgleichsbremsbacke) zugewandte Fläche des Bremskolbens - bezogen
auf die Umfangsrichtung (7) der Bremsscheibe (1) - abgestuft ist oder schräg
zur Bremsscheibe (1) verläuft, derart, daß beim Andrücken der Bremsbacken
(5a, b) zunächst nur derjenige - in Umfangsrichtung (7) der Bremsscheibe (1)
betrachtet - äußere Randbereich (13) des Reibbelags (11a) der Ausgleichs
bremsbacke (5a) an der Bremsscheibe (1) zur Anlage kommt, der dem durch
den Anstellwinkel (α) erzeugten einseitigen äußeren Anlagebereich der ande
ren Bremsbacke (5b) auf gleicher Höhe gegenüberliegt.
6. Teilbelag-Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, nach einem der vorgenann
ten Ansprüche, wobei die fahrzeugaußenseitige Bremsbacke durch einen
negativen Anstellwinkel an ihrem bremsscheibenauslaufseitigen Randbereich
an die Bremsscheibe heranversetzt ist.
Priority Applications (2)
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DE1995145745 DE19545745C2 (de) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | Teilbelag-Scheibenbremse |
DE19547790A DE19547790A1 (de) | 1995-12-07 | 1995-12-20 | Teilbelag-Scheibenbremse |
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DE19547790A Withdrawn DE19547790A1 (de) | 1995-12-07 | 1995-12-20 | Teilbelag-Scheibenbremse |
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- 1995-12-07 DE DE1995145745 patent/DE19545745C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-20 DE DE19547790A patent/DE19547790A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Publication date |
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