DE19850180A1 - Bremsleisten-Axialpositionierungs-Vorrichtung für Scheibenbremsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsleisten-Axialpositionierungs-Vorrichtung für Bremsscheiben für Motorräder, wobei zwischen den Schrauben und Verbin­ dungs-Buchsen zwischen den Bremsscheiben und den Radnaben Federn angeschlossen sind, die ein Formprofil aufweisen und die abgebogene Zen­ trierungs-Seitenarme und einen orthogonalen Querpositionierungs-Zahn auf­ weisen. Die Federn, die mit den Schrauben mittels der Verbindungsbuchsen im Eingriff stehen, stehen in einem Haftungseingriff zu den Seitenwänden ra­ dialer Aussparungen, gestatten eine geeignete und notwendige radiale Ver­ schiebung der Bremsscheiben, die einer Wärmeausdehnung ausgesetzt sind, gestatten eine konstante Haftung zwischen den Verbindungsbuchsen und den Wänden der Aussparungen an den Berührungs- und Widerstandspunkten und gestatten eine konstante Selbstzentrierung der Scheiben in Hinblick auf die Bremsbeläge, die gleichzeitig an deren einander gegenüberliegenden pa­ rallelen Flächen arbeiten.

Dieser Zustand gewährleistet die über der Zeit konstante Zentrierung der pa­ rallelen Bremsbeläge der Scheiben in Hinblick auf die Positionen, die von den Bremsbelägen eingenommen werden, die durch hydraulische Schiebekolben in den Sitzen der zugehörigen Zangen betätigt werden. Dieses Zentrieren verhindert das Auftreten eines unregelmäßigen Verschleißes der Teile und des Phänomens einer Vibration mit niedriger Frequenz, bekannt unter der Bezeichnung "Rattern".

In bekannter Weise sind bei der gegenwärtigen Konstruktionstechnik die Bremsscheiben für leichte und mittelstarke Motorräder, die wirtschaftlicher sind und stärker reduzierte Leistungen aufweisen, einfache Blockstücke bzw. Gußblockstücke, wobei die Glocke oder Nabe in der Mitte der Räder ange­ ordnet ist bzw. im Eingriff steht. Offensichtlich ist die Kopplung der Scheiben mit den Steuer- bzw. Regelungszangen und den Bremsbelägen geometrisch steif, und besteht keine Möglichkeit der Einstellung und/oder der Selbstfluch­ tung der Teile, was zu dem Phänomen eines nicht-gleichmäßigen Verschlei­ ßes der zugehörigen Bauteile führt. Obwohl diese Bedingungen unter dem Gesichtspunkt der industriellen Wirtschaftlichkeit vernünftigerweise akzepta­ bel sind und in keinem Fall unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit mit Bezug auf die beschränkten Leistungen diese Motorräder zu einem Schaden führen, können diese Bedingungen nicht für Fahrzeuge mit höherer Leistung über­ nommen werden.

Aus diesem Grund werden bei Motorrädern mit großem Federweg und starker Leistung und hoher Geschwindigkeit gegenwärtig die sogenannten schwim­ menden Scheiben verwendet, bei denen die Bremsleiste bzw. die Scheibe, an deren parallelen Flächen die zugehörigen Beläge ihre Reibungswirkung aus­ üben, nicht einstückig mit der Radnabe ausgebildet ist, sondern an dieser in einer konzentrischen Umfangsausrichtung bzw. -fluchtung mittels einer be­ wegbaren Kopplung im Eingriff steht, die radiale Wärmeausdehnungen und axiale Verschiebungen der Scheibe gestattet. Diese Kopplung ist durch den gegenseitigen Eingriff von radialen Aussparungen an der schwimmenden Scheibe und von Zentrierungsbuchsen, die in der Nabe im Eingriff stehen, gebildet, wobei tassenförmige Federn für eine axiale elastische Deformation dazwischen eingesetzt sind.

Auf diese Weise kann sich die Scheibenbremsleiste unter der Einwirkung der durch die Bremsreibung erzeugten Erhitzung radial ausdehnen und entlang der Buchsen frei bewegen, um mit den Bremsbelägen zu der Zeit ihres Schließens bzw. Zugreifens zu fluchten.

Mit der Übernahme der obengenannten schwimmenden Scheiben sind die Arbeitsbedingungen des Bremssystems gesichert verbessert, und gestattet die axiale elastische Deformation der tassenförmigen Federn eine entspre­ chende Axialbewegung der Bremsscheibe zu der Zeit des Schließens bzw. Zugreifens der Bremsbeläge, die durch das Arbeiten an der Bremsscheiben­ leiste durch Reibung mit Zangengriff eine vorübergehende Selbstausrichtung bzw. -fluchtung in Richtung auf sie bewirken. Es ist ebenfalls offensichtlich, daß die Selbstausrichtung zwischen der Bremsscheibe und dem Bremsbelag nur während der aktiven Bremstätigkeiten stattfindet, die bei jedem Öff­ nungslösen der Beläge infolge der elastischen Rückstellung der axial ausge­ richteten, tassenförmigen Federn verschwindet bzw. aufgegeben wird.

Somit können unter Berücksichtigung dieses Effektes und des Umstandes, daß die Arbeits- bzw. Herstellungstoleranzen der Bremsscheiben in Richtung zu der Lagernabe - obwohl sie eng und genau sein können - hin- und herge­ hende Axialbewegungen während der Drehbewegung der Räder erzeugen bzw. hervorrufen können, diskontinuierliche Gleitberührungen mit der Zeit zwischen der Scheibe und dem Belag auftreten, auch wenn die Bremse nicht betätigt wird.

Dieses Phänomen kann Dickenveränderungen hervorrufen, die entlang jedes in dem Arbeitsbereich der Beläge umfaßten Umfangs meßbar sind.

Wenn die Dickendifferenzen der Bremsleiste hohe Werte erreichen, kann auch das Phänomen einer Vibration mit niedriger Frequenz während des Bremsens auftreten, und besteht die Tendenz, daß sich dieses Phänomen mit der Zeit vergrößert, was den Austausch der Scheibe unabdingbar macht, dies sogar dann, wenn die Scheibe wenig abgenutzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile auszuschalten bzw. zu über­ winden. Die Erfindung löst gemäß Kennzeichnung mittels der Ansprüche das Problem mit Hilfe einer Axialpositionierungs-Vorrichtung für die Bremsleiste von Scheibenbremsen, insbesondere von Bremsen für Motorräder, wodurch die nachfolgend angegebenen Ergebnisse erreicht werden. Die Bremsscheibe steht in einer konzentrischen Umfangs-Ausrichtung bzw. -Fluchtung mit der entsprechenden Radnabe über eine bewegbare Kopplung im Eingriff, die eine axiale Ausdehnung derselben unter der Wärmeeinwirkung, die durch die Bremsreibung erzeugt wird, und eine Axialpositionierung gewährleistet, wobei diese eingenommene Position sowohl während des Bremsens als auch nach der Freigabe erhalten bleibt. Die Kopplung ist durch den gegenseitigen Ein­ griff der radialen Buchsen an der Bremsscheibe und der Zentrierungs- und Widerstandsbuchsen gebildet, die an der Nabe im Eingriff stehen, wobei sie mit elastischen Mitteln oder Formprofilfedern mit abgebogenen Zentrierungs- Seitenarmen und Quer-Positionierungsmittel zusammenarbeiten.

Die mittels der Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß die bewegbare Kopplung zwischen den Teilen eine korrekte und freie Ausdehnung in der radialen Richtung der Bremsscheibe unter der thermi­ schen Einwirkung gewährleistet, die durch die Reibung zwischen den Brems­ scheibenflächen und den Belägen erzeugt wird, und eine korrekte und fort­ dauernde Selbstzentrierung der Bremsleiste in Hinblick auf die Position ge­ währleistet, die von den einander gegenüberliegenden Bremsbelägen, die rittlings an der Leiste arbeiten, eingenommen werden, und zwar sowohl wäh­ rend der aktiven als auch während der Ruhephase, so daß, wenn die Klauen offen sind, der Belag nicht in eine gleitende Beziehung hinsichtlich der Flä­ chen der Bremsleisten treten kann, da die sich ergebenden Spielräume zwi­ schen den beabstandeten Teilen auf beiden Seiten gleich sind und sicher größer sind als die Arbeits- bzw. Herstellungsspielräume zwischen der Leiste und der Nabe. Dieser Zustand verhindert das Auftreten irgendeines Vibrati­ onsphänomens abgesehen von den natürlichen bzw. selbstverständlichen hin- und hergehenden Bewegungen der Leiste, die auf die Herstellungstole­ ranzen zurückgehen.

Nachfolgend wird die Erfindung weiter ins Detail gehend entsprechend einer Ausführungsform, die ausschließlich als nicht-einschränkendes Beispiel zu verstehen ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrie­ ben, in denen zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform des elastischen Formprofil-Zentrierelementes;

Fig. 2 die Zusammenbausequenz der Teile, die die Erfindung bilden;

Fig. 3 eine Gesamt-Vorderansicht mit einem vergrößerten Detail der Anordnung eines elastischen Elementes oder einer Feder in einer radialen Aussparung einer Bremsscheibe;

Fig. 4 und 5 eine Vorderansicht und eine Draufsicht auf die Anordnung einer Feder in Hinblick auf die Bremsscheibe und die entsprechende Naben;

Fig. 6 die Vorderansicht einer Bremsscheibe in erfindungsgemäßer An­ bringung an ihrer Nabe und mit den in zugehörigen Zangen er­ faßten Bremsbelägen gekoppelt;

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht der Kopplung von Bremsscheibe und Nabe mit den zugehörigen Selbstzentrierungs-Axialspielräumen;

Fig. 8 eine Ansicht der Gesamtheit einer zweiten bevorzugten Ausfüh­ rungsform des elastischen Formprofil-Elementes mit einem dop­ pelten Ringkörper.

Die Figuren zeigen eine Bremsscheiben-Axialpositionierungvorrichtung, die insbesondere zur Anwendung bei Motorrädern geeignet ist, wobei die Bremsleiste i in konzentrischer Umfangsausrichtung zu der entsprechenden Radnabe 2 mittels einer bewegbaren Schwimmkopplung erfaßt ist.

Entlang des Innenumfangs 3 der Bremsscheibe 1 sind äquidistante Radialflä­ chen 4 vorgesehen, wobei radiale Durchgangsaussparungen 5 rechtwinklig zur Bremsfläche vorgesehen sind, die mit Gewindebohrungen 6 koaxial kop­ pelbar sind, die entlang des Außenkranzes 7 der Nabe 2 vorgesehen sind.

Die Kopplung zwischen der Bremsleiste 1 und der Radnabe 2 ist durch Fluchten der radialen Aussparung 5 hinsichtlich der Gewindebohrungen 6 realisiert, indem in den Aussparungen 5 kalibrierte Buchsen 8 eingesetzt sind, indem mit den Buchsen 8 das Durchgangsloch 9 elastischer Elemente oder Federn 10 fluchtet und indem die Teile mit Hilfe von Schrauben 11, die in den Gewindebohrungen 6 eingeschraubt sind, miteinander verbunden sind.

Die vorstehend genannte Kopplung sorgt für voreingestellte axialseitige Spiel­ räume "b", die zwischen den fluchtenden Teilen verbleiben, d. h. der Leiste 1 und der Nabe 2, dies dazu, axiale Verschiebungen der Leiste 1 zu gestatten (Fig. 7).

Die Köpfe 12 der Schrauben 11 liegen an den Stirnflächen 13 der kalibrierten Buchsen 8 unter dazwischen liegender Anordnung des Ringteils 24 der Formfedern 10 an; die Dicke der Buchsen 8 ist im wesentlichen größer als die Dicke der Bremsscheibe 1, die daher Axialbewegungen "b" entlang der Buch­ sen und in zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen durchführen kann, während sie ihre konzentrische Position hinsichtlich der Nabe 2 aufrechterhält und zwar wegen der gegenseitigen radialen Anordnung der Aussparungen 5 in Kombination mit den kalibrierten Buchsen 8. Von dem ringförmigen Teil 14 der Federn 10 aus erstreckt sich radial ein Vorsprung 25, der dann eine or­ thogonale Ausrichtung erfährt, bis er an seinem Endbereich ein Zentrierende 17 bildet. Von dem orthogonalen Längenstück 25' des Vorsprungs 25 aus er­ strecken sich zwei einander entgegengesetzte elastische Seitenarme 14, die unter Einnahme einer bogenförmigen halbelliptischen Gestalt abgebogen sind.

Die Axialverschiebungen "b", die die Bremsscheibe 1 durchführen kann, sind durch die Haftwirkung eingestellt und beschränkt, die die abgebogenen und elastischen Seitenarme 14 auf die Bremsfläche ausüben, mit der sie in Zu­ sammenwirkung stehen.

Die Federn 10 besitzen die Aufgabe bzw. Funktion, es zu gestatten, daß sich die Bremsleiste 1 sowohl in der radialen Richtung verschieben kann, um die Wärmeausdehnungen aufgrund der Bremsreibung auszugleichen, die mittels der Belege 16 an der Scheibenbremsleiste 1 erzeugt werden, als auch in der Axialrichtung entsprechend den Bewegungen "b" rechtwinklig zu der Brems­ fläche verschieben kann, die sich aus der Berührung und Zentrierung zwi­ schen der Scheibe 1 und den Belegen 16 ergeben.

Während der Fahrt von Fahrzeugen, bei nicht-aktiviertem Bremssystem, schafft jede Feder 10 eine Axialverbindung durch die Reibung infolge der Kraft F, die es gestattet, daß sich die Scheibe axial verschiebt, wobei sie zwi­ schen den Belägen 16 zentriert wird. Die Kräfte F1 sind konstant und verän­ dern sich bei Veränderung der Position der Leiste nicht, und zwar weder in radialer noch in axialer Richtung.

Die mittels der Federn erfüllte zweite Aufgabe bzw. Funktion besteht darin, den Positionierungswinkel der Bremsleiste 1 in Hinblick auf die kalibrierten Widerstandsbuchsen 8 zu gewährleisten. Das orthogonale äußere Ende 17 jeder Feder 10 steht in einem Vorsprung oder einem Loch 18 im Eingriff, das in der vertikalen Lagenfläche 19 der Radnabe 2 vorgesehen ist. Die Löcher 18 sind mit einer Exzentrizität "e" in Hinblick auf die Symmetrieachse der Feder 10 in einer solchen Richtung vorgesehen, daß die orthogonalen Enden 17, die in diesen im Eingriff stehen, die Arme 14 der Feder mit einer zusätzlichen Kraft F2 unter Vorspannung stellen. In Entsprechung zu jeder Feder 10 ist auf diese Weise eine Differenz zwischen den Tangentialkräften, die auf die bei­ den elastischen, abgebogenen Seitenarme 14 einwirken, erreicht, wodurch ein Moment in Hinblick auf die Drehachse erzeugt wird, das geeignet ist, die Bremsleiste 1 mit den Buchsen 8 in den Tangentenpunkten 20 in Berührung zu bringen, an denen die Kräfte während des Bremsens auslaufen.

Auf diese Weise ist der Spielraum zwischen der Bremsleiste 1 und den Buch­ sen 8 vermieden, der zu anormalen Geräuschen und/oder einem anormalen Verschleiß führen kann.

Bei aktiviertem Bremssystem sind die einander gegenüberliegenden Beläge 16 durch die in Zangen 22 befindlichen Hydraulikkolben gegen die parallelen Bremsleisten der Scheibe 1 gedrückt. Die in einer im wesentlichen gleichen Weise durch die beiden einander gegenüberliegenden Beläge ausgeübte Bremswirkung wirkt an den parallelen Flächen der Scheibe 1 in demselben Ausmaß, so daß in dem Fall einer möglichen fehlerhaften Fluchtung der mit­ laufenden Teile die Scheibe axial in Richtung zu der Mitte des Systems unter Verschiebung an den Buchsen 8 in einer Richtung oder in der entgegenge­ setzten Richtung innerhalb der vorgesehenen Spielräume "b" und unter Ver­ schiebung an den elastischen und abgebogenen Seitenarmen 14 aller Federn gedrückt wird. Wenn die zentrale Position des Systems erreicht ist und die vorhandene fehlerhafte Fluchtung zwischen der Scheibe und den Belägen aufgehoben ist, verbleibt die Scheibe in dieser korrekten zentrierten Position in Hinblick auf die Beläge 16 und nicht länger bei den axialen Spielräumen "b", dies sogar nach der Freigabe der Bremstätigkeit, da nichts diesem Zu­ stand im Wege steht, vielmehr im Gegenteil die starke Haftung der elasti­ schen Arme 14 an den Seitenflächen der Aussparungen 5 den Fortbestand erleichtert. Nach dem ersten Einstellen der Bremstätigkeiten verbleibt das aus den Belägen 16 und der Scheibe 1 bestehende System im wesentlichen per­ fekt zentriert mit konstanten Spielräumen "a" zwischen den aktiven Flächen der Beläge und den parallelen Flächen der Scheibenbremsleiste 1, dies zum Nachteil der Spielräume "b", die für diesen Vorgang vorgesehen sind. Die Spielräume "a" entsprechen dem Betätigungsweg der Schubkolben der Be­ läge und sind viel größer als die Herstellungstoleranzen der Bremsleiste und der Nabe und schließen vollständig die Möglichkeit des Einsetzens des Vibra­ tionsphänomens der unter der Bezeichnung "Rattern" bekannten Art aus.

In Fig. 8 ist das elastische Element oder die Feder 10' bei einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wobei die Bauweise, die im wesentlichen hin­ sichtlich der Form und der Zwecke gleich der bereits beschriebenen Feder 10 ist, auch ein zweites ringförmiges Teil 24' umfaßt, das parallel zu dem ersten ringförmigen Teil 24 verläuft und einstückig mit diesem ausgebildet ist, von diesem jedoch durch im wesentlichen die Länge der Buchse 8 beabstandet ist und mit der Buchse für die Bildung der axialen Spielräume "b" zusammenar­ beitet. Diese Konfiguration besitzt die besondere Aufgabe bzw. Funktion zu bewirken, daß die Federbauweise steifer ist und daß mögliche Verdrehungen derselben unter der Wirkung der Bremstätigkeit verhindert sind.

Obwohl die Erfindung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform, die ausschließlich mittels eines nicht einschränkend zu verstehenden Beispiels angegeben ist, beschrieben und erläutert worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß zahlreiche Modifikationen der Bauweise und/oder Form der elastischen Rückhalte- und Führungselemente der Kopplung der Teile, der Schub- und Ausrichtungsmittel eingeführt werden können, ohne den Rahmen und die Aufgabe der Erfindung zu verlassen.

Claims (7)

1. Bremsleisten-Axialpositionierungs-Vorrichtung für Bremsscheiben des schwimmenden Typs, wobei die Bremsleiste (1) und die Radnabe (2) koaxial miteinander mittels axialer Buchsen (8) im Eingriff stehen, die mit der Nabe (2) verbunden sind, wobei sie durch radiale Aussparungen (5) an der Brems­ leiste (1) hindurchgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie elastische Formelemente (10) umfaßt, die zwischen den Befestigungsmitteln angeordnet sind und seitliche Verlängerungen (14) und zentrale Verlängerungen (17) umfassen, die in gleitender und zentrierender Haftungsbeziehung zu den Seitenflächen (15) der radialen Aussparungen (5), der Leiste (1) und den La­ gerflächen (19) der Nabe (2) stehen, die eine Dicke größer als die Leiste (1) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elasti­ schen Formelemente (10) durch einen ringförmigen Körper (24) oder zwei fluchtende ringförmige Körper (24) gebildet sind, die mit radialen Verlänge­ rungen (25) kombiniert sind, die orthogonal (25') abgebogen sind und ein vor­ stehendes Zentrierungsende (17) bilden, wobei die orthogonalen Verlänge­ rungen (25') einander gegenüberliegende Seitenarme aufweisen, die eine elastische, bogenförmige, halbelliptische Gestalt aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Formelemente (10) in einer koaxialen Eingriffsbeziehung zu den Buchsen (8) und den zugehörigen Verbindungsmitteln (11) durch ihrer ring­ förmige Teile (24, 24') stehen und daß die elastischen Seitenarme (14), die einander gegenüberliegen und halbelliptisch gestaltet sind, in einer reibungs­ behafteten Eingriffsbeziehung zu den Seitenflächen (15) der radialen Ausspa­ rungen (5) der Bremsscheiben (1) stehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die ein­ ander gegenüberliegenden elastischen Elemente (10) in einer reibungsbe­ hafteten Eingriffsbeziehung mit radialen Aufnahmesitzen oder Aussparungen (5) stehen, die rechtwinklig zu der Bremsfläche angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die ela­ stischen Elemente (10) ein Mittel zur Winkelpositionierung in Hinblick auf die Bremsfläche der Leiste (1) über die Kopplung des Zentrierungsendes (17) mit Vorsprüngen oder dem Loch (18) der Nabe (2) mit der Exzentrizität "e" bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der rei­ bungsbehaftete Eingriff zwischen den elastischen Seitenarmen (14), die ein­ ander gegenüberliegen und halbelliptisch gestaltet sind, und den Seitenflä­ chen (15) der radialen Aussparung (5) der Bremsleiste (1) durch die radiale Position der Scheibe und deren radiale Wärmeausdehnung nicht beeinträch­ tigt ist, jedoch mit der axialen Zentrierungsverschiebung "b" der Bremstätig­ keit, die sich rechtwinklig zur Bremsfläche der Scheibe erstreckt, kompatibel ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Selbstzentrierungs-Verschiebung "a" sowohl von der einen als auch von der anderen Seite der Bremsfläche mit Bezug auf die Zentrierungsbuchsen (8) und die Radnabe (2) von der Position, die von den Bremsbelägen (16) bei dem ersten Bremsen eingenommen wird, abhängt und daß die Selbstzentrie­ rung "a" der Axialpositionierung der Leiste (1) in Hinblick auf die Beläge (16) zeitlich permanent ist, jedoch nicht fixiert ist, d. h. die Position kann sich ent­ sprechend neuen Positionen, die die Beläge einnehmen können, verändern.