DE19754740A1 - Bremsbacke mit mehrschichtigem Belagträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsbacke mit einem mehrschich­ tigen Belagträger sowie einem am Belagträger befestigten Reibbelag.

Eine gattungsgemäße Bremsbacke der vorstehenden Art ist Ge­ genstand der EP 0 750 130 A1. Gemäß dieser Patentanmeldung besteht die Trägerplatte, an der der Reibbelag befestigt ist, aus zwei Trägerplattenblechen, zwischen denen eine Dämpfungsschicht angeordnet ist. Ziel des mehrschichtigen Aufbaus der Trägerplatte ist die Erhöhung der Dämpfungswir­ kung der gesamten Trägerplatte. Dadurch soll sich in erster Linie ein positiver Effekt auf die Reduzierung von Brems­ geräuschen ergeben. Als nachteilig bei einer derartigen An­ ordnung erweist sich die unzureichende Standhaftigkeit einer solchen mehrschichtigen Trägerplatte gegenüber Krafteinwir­ kung insbesondere in Umfangsrichtung. Die Überlagerung hoher mechanischer sowie thermischer Belastungen führt nicht sel­ ten innerhalb der mehrschichtigen Trägerplatte insbesondere zu einem Versagen der Dämpfungsschicht und macht damit die Übertragung von Bremsumfangskräften über die Trägerplatte unmöglich.

Im deutschen Patent DE 24 51 392 C2 wird darüber hinaus eine Bremsbacke mit einer Mehrschichtplatte offenbart, bei der die innerste und die äußerste Schicht jeweils aus Metall bestehen und die dazwischenliegend mehrere Zwischenschichten aufweist. Die einzelnen Elemente einer derartigen Mehr­ schichtplatte werden durch Schweißen oder aber andere Ver­ klammerungsmaßnahmen (z. B. Nieten) miteinander verbunden. Hierbei ist jedoch zur Befestigung der Einzelelemente anein­ ander ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt erforderlich und zum Teil sind sogar zusätzliche Verklammerungselemente (Nie­ te) notwendig. Dadurch ergibt sich ein unnötig komplexer Aufbau für die Mehrschichtplatte, die zudem durch die Ver­ wendung ausschließlich metallischer Zwischenschichten le­ diglich eine begrenzte Dämpfungswirkung aufweist.

Ausgehend vom aufgeführten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Bremsbacke mit mehrschich­ tigem Belagträger anzugeben, bei der die einzelnen Elemente des mehrschichtigen Belagträgers unter Beibehaltung der sich aus einer Sandwichbauweise für den Belagträger ergebenden Vorteile sicher miteinander verbunden sind. In einer Weiter­ bildung der Erfindung soll zusätzlich durch geeignete Werk­ stoffwahl die Funktion des mehrschichtigen Belagträgers ins­ besondere hinsichtlich Wärmedurchgang und Bremsgeräuschredu­ zierung verbessert werden.

Erfüllt wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1. Danach besitzt die Bremsbacke einen mehrschichtigen Belagträger sowie einen am Belagträger be­ festigten Reibbelag, wobei der Belagträger über zumindest zwei miteinander verbundene Trägerelemente verfügt. Die in Umfangsrichtung starren Trägerelemente, die in erster Linie zur Übertragung von Bremsumfangskräften dienen, sind dabei insbesondere in Umfangsrichtung zumindest unter Belastung formschlüssig miteinander verbunden. Daraus ergibt sich un­ ter Belastung der gesamten Bremsbacke mit einer Umfangskraft eine Kraftübertragung unmittelbar zwischen den einzelnen Trägerelementen des Belagträgers.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist zur Er­ höhung der Dämpfungswirkung des mehrschichtigen Belagträgers zwischen zwei Trägerelementen jeweils eine dämpfende Zwi­ schenschicht vorgesehen, die insbesondere als elastische Kleberzwischenschicht ausgebildet ist. Durch die Kleberzwi­ schenschicht wird damit vor allem in Achsrichtung, d. h. in Bremsbetätigungsrichtung, ein gegenseitiger Halt zwischen den einzelnen Trägerelementen gewährleistet.

Im einzelnen bestehen die Trägerelemente vorzugsweise aus Blech, wobei an einem ersten Trägerelement eine Erhebung angeformt ist, die sich formschlüssig in eine zugehörige Ausnehmung eines zweiten Trägerelementes erstreckt. Zur Ver­ stärkung dieses Verzahnungseffektes zwischen den einzelnen Trägerelementen bzw. auch zur genaueren Positionierung der Trägerelemente zueinander erweist es sich als günstig, die einzelnen Trägerelemente mit mehreren Erhebungen bzw. zu­ gehörigen Ausnehmungen zu versehen.

Auf fertigungstechnisch besonders einfachem Wege läßt sich der Erfindungsgedanke umsetzen, indem jedes metallische Trä­ gerelement zumindest eine Durchstellung aufweist, die an einer ersten Seite des Trägerelementes in Bremsbetätigungs­ richtung eine Erhebung und an einer zweiten gegenüberliegen­ den Seite eine Ausnehmung ausbildet. Dadurch werden durch einen einfachen Blechumformvorgang am Trägerelement die Vor­ aussetzungen für eine zumindest in Umfangsrichtung form­ schlüssige Verbindung der einzelnen Trägerelemente zuein­ ander geschaffen. Die auf diesem Wege in gewissem Sinne in­ einander gesteckten einzelnen Trägerelemente erlauben somit eine Übertragung der Bremsumfangskräfte durch das mehr­ schichtige Belagträgerpaket, wobei die Übertragung der Bremsumfangskräfte durch den im Einzelfall auftretenden Formschluß zwischen den Trägerelementen unabhängig von der Übertragungswirkung der zwischen den Trägerelementen ange­ ordneten Zwischenschichten ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist zur ergänzenden Steigerung der Dämpfungswirkung an der dem Reibbelag abge­ wandten Seite des mehrschichtigen Belagträgerpaketes ein zusätzliches Dämpfungsblech angeordnet, das an einer Erhe­ bung bzw. mehreren Erhebungen des außenliegenden Trägerele­ mentes formschlüssig befestigt ist. Ein solcher Formschluß muß nicht unbedingt auf die Umfangsrichtung begrenzt sein, sondern kann sich durch eine abschließende Nietbearbeitung an den das Dämpfungsblech durchragenden Erhebungen auf die Achsrichtung ausgedehnt werden.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterentwicklung der Er­ findung sind die einzelnen Trägerelemente aus unterschiedli­ chen Werkstoffen gefertigt, wobei das dem Reibbelag abge­ wandte Trägerelement in Relation zu dem an den Reibbelag angrenzenden Trägerelement aus einem Werkstoff mit insbeson­ dere mechanisch widerstandsfähigeren Werkstoffeigenschaften besteht. Das bedeutet, daß das dem Reibbelag abgewandte Trä­ gerelement, das heißt das üblicherweise am Kolben einer Be­ tätigungseinheit anliegende Trägerelement, einen derart fe­ sten und harten Werkstoff (z. B. Stahl) aufweist, so daß es den auftretenden mechanischen Belastungen standzuhalten ver­ mag. Dabei wird von dem Trägerelement aus dem hinsichtlich der Werkstoffestigkeit hochwertigen Material insbesondere die Übertragung der Bremsumfangskräfte auf die Bremse über­ nommen.

Besonders vorteilhaft besteht das an den Reibbelag angren­ zende Trägerelement, welches einer geringeren mechanischen Belastung ausgesetzt ist, je nach Anwendungsfall aus einem geeigneten Werkstoff (z. B. Kunststoff), der einen gezielt, gesteuerten Wärmedurchgang durch die gesamte Bremsbacke zu­ läßt. Dadurch kann eine übermäßige Erhitzung der Bremsbacke vermieden werden und die Möglichkeit einer gesteuerten Wär­ meabfuhr unter Zuhilfenahme der Bremsflüssigkeit genutzt werden. Ergänzend dazu kann der Werkstoff des am Reibbelag anliegenden Trägerelementes auch noch Eigenschaften (z. B. Dämpfungseigenschaften) besitzen, die die Entstehung bzw. Übertragung von Bremsgeräuschen erschweren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeich­ nung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Diese zeigt in:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Bremsbacke mit mehrschichtigem Belagträger, wobei die einzelnen Trägerelemente des Belagträgers formschlüssig mitein­ ander verbunden sind,

Fig. 2 zwei Ansichten einer Bremsbacke mit zweischichtigem Belagträger, wobei die beiden Trägerelemente aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.

Fig. 1 ist eine Ausführungsvariante einer Bremsbacke 1 zu entnehmen, die einen mehrschichtigen Belagträger 2 sowie einen am Belagträger befestigten Reibbelag 3 aufweist. Der Reibbelag 3 dient zur Reibanlage während einer Bremsbetäti­ gung an einer nicht gezeigten Bremsscheibe, wobei die Brems­ betätigungskraft in der Regel in Bremsbetätigungsrichtung 4 über dem Belagträger 2 auf den Reibbelag aufgebracht wird. Zur Erzielung einer möglichst hohen Dämpfungswirkung inner­ halb des mehrschichtigen Belagträgers 2 speziell gegenüber Bremsgeräuschen besitzt dieser mehrere Trägerelemente 5. Zur Aufnahme und Übertragung von Bremsumfangskräften sind die Trägerelemente 5 zumindest in Umfangsrichtung 7 starr ausge­ bildet und bestehen vorzugsweise aus Blech. Selbstverständ­ lich sind neben metallischen Werkstoffen für die einzelnen Trägerelemente 5 auch andere entsprechend widerstandsfähige Materialien vorstellbar. Die Zwischenschichten 6 zwischen den einzelnen Trägerelementen 5, die neben einer Dämpfungs­ wirkung noch die Haftung zwischen den Trägerelementen 5 in Bremsbetätigungsrichtung 4 gewährleisten, sind dabei idea­ lerweise jeweils als elastische Kleberzwischenschicht ausge­ führt. Die einzelnen Trägerelemente 5 sind insbesondere in Umfangsrichtung 7 zumindest unter Belastung formschlüssig miteinander verbunden, wobei jedes der Trägerelemente 5 zu­ mindest eine Durchstellung 8 aufweist. Die Durchstellungen 8 bilden an einer ersten Seite des Trägerelementes 5 eine Er­ hebung 9 und an einer zweiten, gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 10. Dabei erstreckt sich die Erhebung 9 durch die Zwischenschicht 6 hindurch in eine entsprechende Ausnehmung 10 an einem weiteren Trägerelement 5 hinein. Der Formschluß zwischen einander zugehörigen Erhebungen 9 und Ausnehmungen 10 zweier durch eine Zwischenschicht 6 getrennter Träger­ elemente 5 besteht insbesondere unter Bremskraftbelastung in Umfangsrichtung 7, wodurch eine sichere Umfangskraftüber­ tragung zwischen den einzelnen Trägerelementen 5 bei jedem Betriebszustand der Bremse gewährleistet wird. Im unbelaste­ ten Zustand des gesamten Bremsträger 2 ragen die Erhebungen 9 aus Toleranzgründen unter Spiel in die jeweilige Ausneh­ mung 10 eines anderen Trägerelementes 5 hinein. Beispiels­ weise im Falle sehr starken Verschleißes der Bremsbacke 1, d. h. bei unter Umständen nur noch teilweise vorliegender Überdeckung von Belagträger 2 und Bremsbackenabstützung im Bremssattel, tritt dann der Formschluß zwischen den einzel­ nen Trägerelementen 5 in Umfangsrichtung ein.

Die Bremsumfangskraftübertragung zwischen den Trägerelemen­ ten 5 wird zwar durch die dort angeordnete Zwischenschicht 6 unterstützt, jedoch wird durch den Formschluß eine Relativ­ bewegung zwischen den Trägerelementen 5 in Umfangsrichtung 7 vermieden. Selbst bei starker thermischer Belastung der Bremsbacke 1 und sich daraus ergebender Aufweichung der Kle­ berzwischenschichten 6 ist somit noch ein funktionssicherer Betrieb der Bremsbacke 1 garantiert.

Selbstverständlich können einander zugehörige Erhebungen 9 und Ausnehmungen 10 in den Trägerelementen 5 auch auf ande­ rem Wege an diesen angeformt werden, allerdings stellt eine Blechdurchstellung einen besonders einfach realisierbaren Bearbeitungsschritt dar.

Zur weiteren Steigerung der Dämpfungswirkung des mehrschich­ tigen Belagträgers 2 ist dieser an seiner dem Reibbelag 3 abgewandten Seite mit einem zusätzlichen Dämpfungsblech 11 versehen. Das Dämpfungsblech 11, das seinerseits ebenfalls einen mehrschichtigen Aufbau besitzen kann, weist Durch­ gangsöffnungen 12 auf, durch die entsprechende Erhebungen 9 des außenliegenden Trägerelementes 5 hindurchragen. Dadurch wird das Dämpfungsblech 11 in Umfangsrichtung 7 formschlüs­ sig am mehrschichtigen Belagträger 2 gehalten. Die axiale Fixierung erfolgt über eine Kleberzwischenschicht 6, mittels derer das Dämpfungsblech 11 am außenliegenden Trägerelement 5 gehalten wird. Analog dazu ist es möglich, die das Dämp­ fungsblech durchragenden Erhebungen 9 einer abschließenden Nietbearbeitung zu unterziehen, wodurch die Erhebungen 9 auch eine Formschluß in Bremsbetätigungsrichtung 4 gestatten und ggf. auf eine Kleberzwischenschicht 6 verzichtet werden kann.

Allgemein kann bei geeigneter Ausbildung der Erhebungen 9 sowie zugehöriger Ausnehmungen 10 zwischen den Trägerelemen­ te 5 nicht nur ein Formschluß in Umfangsrichtung 7 erzielt werden, sondern vielmehr bei geeigneter Auslegung einer Preßpassung zwischen Erhebung 9 und Ausnehmung 10 auch ein Formschluß in Bremsbetätigungsrichtung 4 umgesetzt werden.

Auf diesem Wege könnte unter Umständen auf zusätzliche Zwi­ schenschichten 6 verzichtet werden.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen an einem mehr­ schichtigen Belagträger 2 ist selbstverständlich nicht auf eine bestimmte Form bzw. Kontur der gesamten Bremsbacke 1 beschränkt. Die genannten Maßnahmen lassen sich damit sowohl auf Bremsbacken jeder Art (Trommelbremsbacken, Scheiben­ bremsbacken) als auch beispielsweise auf Kupplungsreibbeläge anwenden.

Fig. 2 zeigt zwei Ansichten einer Bremsbacke 1, deren Be­ lagträger 2 aus zwei laminar angeordneten Trägerelementen 15, 16 besteht. Dabei sind die einzelnen Trägerelemente aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt, um zielgerichtet das Wärmedurchgangsverhalten der gesamten Bremsbacke bzw. auch die Empfindlichkeit der Bremsbacke für die Brems­ geräuschentstehung zu beeinflussen. Analog zu dem bereits beschriebenen sind die Trägerelemente 15, 16 unter Verwendung einer Kleber-Zwischenschicht miteinander verbunden. Zur Ver­ stärkung des gegenseitigen Haltes der Trägerelemente 15, 16 aneinander, und zwar insbesondere in Umfangsrichtung, be­ sitzt eines der Trägerelemente 15 abgewinkelte Laschen 17, die sich in entsprechend geformte Taschen 18 des anderen Trägerelementes 16 formschlüssig erstrecken. Dadurch wird in bekannter Weise eine sichere Umfangkraftübertragung zwischen den Trägerelementen 15, 16 gewährleistet. Analog dazu ist eine Sicherung der Trägerelemente 15, 16 gegenüber einem Ab­ scheren in Umfangsrichtung gemäß der Ausführung in Fig. 1 möglich.

Im einzelnen besteht das dem Reibbelag 3 abgewandte Träger­ element 15, das üblicherweise in Anlage mit dem Kolben einer Betätigungseinrichtung gerät, aus einem mechanisch wider­ standsfähigen Werkstoff, der hohe Festigkeitswerte aufweist.

Vorteilhafterweise kann dieses Trägerelement aus Metall (z. B. Stahl) gefertigt sein. Es sind jedoch auch andere Werk­ stoffe möglich, die den an der Bremsbacke auftretenden Bela­ stungen, aufgrund von Bremsbetätigungskraft und Brems­ umfangskraft, standzuhalten vermögen. Ferner ist eine hohe Festigkeit des kolbenseitigen Trägerelementes 15 erforder­ lich, da dieses über seitliche Abstützflächen 19 die Über­ tragung der Bremsumfangskräfte von der Bremsbacke 1 auf die Bremse übernimmt.

Das zweite dem Reibbelag zugewandte Trägerelement 16, das einer nicht so hohen mechanischen Belastung ausgesetzt ist besteht je nach Anwendungsfall aus einem Werkstoff (z. B. Kunststoff), der sich positiv auf das Wärmedurchgangs- bzw. Geräuschverhalten der gesamten Bremsbacke auswirkt. Hierbei wird der Werkstoff für das am Reibbelag 3 anliegende Träger­ element 16 gezielt derart ausgewählt, das sich der gewünsch­ te, gesteuerte Wärmedurchgang durch die Bremsbacke ein­ stellt. Dadurch wird eine bewußte Wärmeabfuhr von der Brems­ backe zur Bremsflüssigkeit gewährleistet, die eine übermäßi­ ge Erhitzung einerseits der Bremsbacke 1 und andererseits der Bremsflüssigkeit unterbindet. Darüber hinaus läßt sich durch geeignete Werkstoffwahl speziell des Trägerelementes 16 das Geräuschverhalten der Bremsbacke insbesondere hin­ sichtlich Dämpfungseigenschaften des Belagträgers 2 beein­ flussen. Neben der eigentlichen Werkstoffauswahl läßt sich auch durch Veränderung der Dicke des Trägerelementes 15, 16 ein Einfluß auf die Belagträgereigenschaften nehmen. Als besonders vorteilhaft erweist sich die Anwendung von folgen­ den Materialien für das am Reibbelag anliegende Trägerele­ ment 16: Kunststoff, Keramik, glasfaserverstärkte Kunststof­ fe, Kohlenfaserstoffplatten, mit Gummi, Wolverine oder Te­ flon beschichtete Platten etc.

Claims (9)

1. Bremsbacke (1) mit einem mehrschichtigen Belagträger (2) und mit einem am Belagträger (2) befestigten Reibbelag (3), wobei der Belagträger (2) zumindest zwei mitein­ ander verbundene Trägerelemente (5, 15, 16) aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (5, 15, 16) insbesondere in Umfangsrichtung (7) zumindest unter Be­ lastung formschlüssig miteinander verbunden sind.

2. Bremsbacke (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Trägerelementen (5, 15, 16) eine Zwi­ schenschicht (6), vorzugsweise elastische Kleber­ zwischenschicht (6), angeordnet ist.

3. Bremsbacke (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an einem ersten Trägerelement (5, 15) eine Erhebung (9) angeformt ist, die sich zumin­ dest unter Belastung formschlüssig in eine zugehörige Ausnehmung (10) eines zweiten Trägerelementes (5, 16) erstreckt.

4. Bremsbacke (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (5) aus Blech bestehen.

5. Bremsbacke nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (5, 15, 16) zumin­ dest eine Durchstellung (8) aufweist, die an einer er­ sten Seite des Trägerelementes (5, 15, 16) eine Erhebung (9) und an einer zweiten, gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung (10) ausbildet.

6. Bremsbacke (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an der dem Reibbelag (3) abge­ wandten Seite des mehrschichtigen Belagträgers (2) ein Dämpfungsblech (11) angeordnet ist, das an einer Erhe­ bung (9) des Trägerelementes (5) formschlüssig befestigt ist.

7. Bremsbacke (1) nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Trägerelemente (5, 15, 16) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, wobei das dem Reibbelag (3) abgewandte Trägerelement (15) in Relation zu dem an den Reibbelag (3) angrenzen­ den Trägerelement (16) einen Werkstoff mit mechanisch widerstandfähigeren Werkstoffeigenschaften aufweist.

8. Bremsbacke (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Bremsumfangskräfte ausgehend von der Bremsbacke (1) auf die Bremse durch Abstützung des dem Reibbelag (3) abgewandten Trägerelementes (15) in Umfangsrichtung innerhalb der Bremse erfolgt.

9. Bremsbacke (1) nach einem der Ansprüche 7-8, dadurch gekennzeichnet, daß das an den Reibbelag angrenzende Trägerelement (16) aus einem Werkstoff (z. B. Kunst­ stoff) besteht, der einen gezielten Wärmedurchgang durch die Bremsbacke (1) zuläßt.