DE19626901C2 - Scheibenbremse mit mindestens zwei Bremsbelagsätzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse mit einer Brems­ scheibe und zwei in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten und separat jeweils mittels mindestens einer Kolben-Zylinder- Einheit hydraulisch belastbaren Bremsbelagsätzen, wobei pro Bremsbelagsatz jeweils ein Bremsbelag auf eine andere Brems­ scheibenseite wirkt und jeder Bremsbelagsatz in einem eigenen Bremssattel untergebracht ist.

Scheibenbremsen mit hintereinander angeordneten Bremsbelag­ sätzen in separaten Bremssätteln sind aus der Literatur be­ kannt, vgl. zum Beispiel Manfred Burckhardt, Fahrwerktechnik: Bremsdynamik und Pkw-Bremsanlagen, Vogel-Buchverlag, 1. Aufl. 1991, Seite 234. Dort wird u. a. eine Scheibenbremse mit zwei Bremssätteln beschrieben, bei der beide Bremssättel einander gegenüberliegen und einen Winkel von ca. 170° einschließen. Je ein Bremssattel sitzt in Fahrtrichtung gesehen vor und hinter der Radaufhängung.

Die Verwendung von mehreren Bremssätteln pro Bremsscheibe dient hier im wesentlichen der Erhöhung der Bremskraft pro einem gebremsten Fahrzeugrad.

Aus der JP 61 167 723 (A) ist ferner eine Scheibenbremse mit zwei um ca. 120° versetzte Bremssättel bekannt, bei der der zweite Bremssattel aufgrund seiner Gestalt die Vibrationen dämpfen soll, die der erste erzeugt.

Im Fahrgestell- und Scheibenbremsenbau für Kraftfahrzeuge stellt der sog. "Bremsshimmy", ein Flattern des gebremsten Ra­ des einen Beanstandungsschwerpunkt dar. Eine Ursache für das Flattern ist u. a. eine in Umfangsrichtung unterschiedliche Bremsscheibendicke und die daraus resultierenden Bremskraft­ schwankungen. Eine periodische Dickenschwankung entsteht vor­ zugsweise bei Bremsscheiben mit einem Planlaufschlag, der grö­ ßer ist als der Rückhub der Bremskolben und/oder der Brems­ beläge. Die Bremsscheibenbereiche, die bei unbetätigter Bremse mit den Bremsbelägen bei fast jeder Radumdrehung in Kontakt kommen, werden nach und nach im Bereich der Kontaktzone abge­ tragen.

Es werden enorme Anstrengungen unternommen, um auf Seiten der Achskinematik und Bremsscheibengeometrie die Empfindlichkeit für diese Schwingungsanregung aus der schwankenden Bremsschei­ bendicke zu verringern. Schließlich übertragen die Bremsbeläge und die Bremssättel ihre niederfrequente, als störend empfun­ dene Schwingung auf andere Teile des Fahrzeugs, die zum Teil auch weit von der Scheibenbremse entfernt sind.

Die bekannte Scheibenbremse mit zwei Bremssätteln verringert die Schwingungsanregung nicht. Denn bei einem üblichen Plan­ schlag sind die wechselseitig abgetragenen Bremsscheibenzonen um 180° gegeneinander versetzt angeordnet. Folglich finden zwei sich annähernd einander gegenüberliegende Bremssättel vergleichbare Bremsscheibendicken vor, so daß sich die Brems­ kraftschwankung gegenüber einer Scheibenbremse mit nur einem Bremssattel kaum verändert.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Scheiben­ bremse zu konzipieren, von der eine verminderte Schwingungs­ anregung ausgeht.

Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Hier werden zwei separat betätigte Bremsbelagsätze in zwei separaten Bremssätteln zueinander versetzt angeordnet. Die Zentren der hintereinander liegenden Bremsbelagsätze sind bezogen auf die Rotationsachse der Bremsscheibe um 90° ± 15° versetzt angeordnet. Die beiden Bremssättel sind annähernd übereinander vor der Rotationsachse positioniert.

Bei dieser Anordnung der Bremsbelagsätze wird die Bremsscheibe zumindest nahezu zeitgleich in einer regulär dicken und einer abgetragen Zone umgriffen, sodaß bei einer Bremsenbetätigung die Gesamtbremskraft pro Rad ein Mittelwert aus der regulären Bremskraft und der verminderten Bremskraft ist. Somit halbiert sich theoretisch die Bremskraftschwankung, während sich die Frequenz der Schwingungsanregung verdoppelt. Zusätzlich kann die Amplitude der Bremskraftschwankung durch eine Verbreiterung der Bremsbeläge in Umfangsrichtung verringert werden.

Der Flächenschwerpunkt der hintereinander angeordneten Brems­ belagsätze muß nicht für beide Sätze den selben Abstand zur Rotationsachse der Bremsscheibe haben.

Jeder Bremsbelagsatz wird in einem eigenen Bremssattel unter­ gebracht. Das ermöglicht zum einen eine bessere Kühlung und zum anderen bei weit auseinanderliegenden, benachbarten Bremsbelag­ zentren eine Gewichtseinsparung.

Ferner werden die beiden Bremssättel einer Scheibenbremse an­ nähernd übereinander angeordnet. Das ermöglicht pro gebremstem Rad baugleiche Bremssättel. Hierbei können u. a. die bremssattelseitigen Entlüftungen pro Sattel an der gleichen Stelle angeordnet werden, wodurch die Wartung und Instandhal­ tung erleichtert und die Betriebssicherheit erhöht wird.

Die einzelnen Bremssättel können als Festsattel, Schwimm­ sattel, Schwimmrahmensattel, Pendelsattel und dergleichen aus­ gebildet sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem bisher nicht zitierten Unteransprüchen und der nachfolgenden Be­ schreibung einer schematisch dargestellten und anhand von Dia­ grammen erläuterten Ausführungsform:

Fig. 1: Bremsscheibe mit zwei Bremssätteln,

Fig. 2: abgewickelter Bremsscheibenschnitt,

Fig. 3: Bremskraftdiagramm bei einem Bremssattel,

Fig. 4: Bremskraftdiagramme bei zwei Bremssätteln.

Fig. 5: Überlagerung der Bremskraftdiagramme aus Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe (1) und zwei Bremssätteln (11) und (12). Beide Bremssättel (11, 12) sind beispielsweise in Fahrtrichtung (8) vor der Rota­ tionsachse (6) der Bremsscheibe (1) angeordnet. Dabei sind sie hier beispielsweise um 90° gegeneinander versetzt.

In Fig. 2 ist ein Schnitt entlang einer konzentrisch zur Ro­ tationsachse (6) ausgerichteten Kreislinie (7), vgl. Fig. 1, abgewickelt dargestellt. Die Kreislinie (7) entspricht unge­ fähr der Kreisbahn, auf der die Flächenschwerpunkte (13, 14) der Bremsbeläge liegen. Die Schnittfläche (2), die bei einer absolut planen Bremsscheibe rechteckig wäre, ist bei einem üb­ lichen Bremsscheibenschlag annähernd sinusförmig verkrümmt. In Fig. 2 ist die Verkrümmung überhöht gezeichnet.

Bei einer Scheibenbremse mit nur einem Bremssattel (11) be­ rührt im ungebremsten Zustand eine - mit einem üblichen Schlag versehene - Bremsscheibe (1) pro Radumdrehung und Seite einmal einen Bremsbelag. An den Berührungsstellen wird die Brems­ scheibe (1) allmählich abgeschliffen. Folglich ist an den um 180° versetzt zueinander liegenden Abtragstellen (3, 4) die Bremsscheibe (1) dünner als in den benachbarten Zonen. Das führt bei betätigter Bremse zu periodisch wiederkehrenden Bremskraftschwankungen, wie sie in Fig. 3 für nur einen Bremssattel dargestellt sind.

Das in Fig. 3 abgebildete Diagramm zeigt vereinfacht bzw. idealisiert einen Bremskraftverlauf (21) über einer Brems­ scheiben- bzw. Radumdrehung.

In Fig. 4 sind in einem Diagramm zwei Bremskraftverläufe (21, 22) aufgetragen. Der Bremskraftverlauf (21) ergibt sich bei­ spielsweise für den oberen Bremssattel (11) aus Figur (1) während der gestrichelt dargestellte Bremskraftverlauf (22) dem unteren Bremssattel (12) zuzuordnen ist. Die Bremskraft­ minima des zweiten, unteren Bremssattels (12) sind beim Aus­ führungsbeispiel um 90° gegenüber dem Minima des ersten, obe­ ren Bremssattels (11) versetzt.

Eine Überlagerung beider Bremskraftverläufe (21) und (22) er­ gibt einen Bremskraftverlauf (23), wie er in Fig. 5 darge­ stellt ist. Bei doppelter Frequenz ergibt sich bei dem gezeig­ ten Beispiel theoretisch eine Halbierung der Bremskraftschwan­ kung. In der Praxis wird die Amplitudendifferenz kleiner aus­ fallen, da sich die Bremsbelagbreite glättend auf den Kurven­ verlauf auswirkt. Die Maxima und die Minima werden abgeflacht.

Claims (2)

1. Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe und zwei in Umfangs­ richtung hintereinander angeordneten und separat jeweils mit­ tels mindestens einer Kolben-Zylinder-Einheit hydraulisch be­ lastbaren Bremsbelagsätzen, wobei pro Bremsbelagsatz jeweils ein Bremsbelag auf eine andere Bremsscheibenseite wirkt und je­ der Bremsbelagsatz in einem eigenen Bremssattel untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß die Zentren (13, 14) der hintereinander liegenden Brems­ belagsätze bezogen auf die Rotationsachse (6) der Brems­ scheibe (1) um 90° ± 15° versetzt angeordnet sind und
• 2. daß die beiden Bremssättel (11, 12) annähernd übereinander vor der Rotationsachse (6) positioniert sind.

2. Scheibenbremse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentren (13, 14) der Bremsbelagsätze der beiden Bremssät­ tel (11, 12) zur Rotationsachse (6) einen weitgehend gleichgro­ ßen Abstand haben.