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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bremsbelag für eine Scheibenbremse
sowie eine Sicherungsfeder, insbesondere zur Sicherung eines Reibelements
einer Scheibenbremse.
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Bei
leistungsfähigen
Scheibenbremsen ist es bekannt, anstelle eines großflächigen Reibelements mehrere
kleinere Reibelemente vorzusehen.
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Die
DE 102 15 170 B4 offenbart
einen Bremsbelag für
eine Scheibenbremse mit mehreren Reibelementen, die jeweils durch
Sicherungsmittel lösbar
an einer Trägerplatte
gesichert sind. Die Reibelemente sind flach ausgebildet und weisen
mehrere Eingriffselemente auf, um eine verdrehsichere Befestigung
an der Trägerplatte
zu ermöglichen.
Zur Sicherung weisen die Sicherungsmittel für jedes Reibelement vorzugsweise
ein insbesondere blattfederartiges Sicherungsteil auf.
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Die
DE 197 09 962 C2 offenbart
einen Bremsbelag mit austauschbaren Reibelementen für Scheibenbremsen.
Die Reibelemente liegen mit an ihrer Rückseite ausgebildeten Kugelsegmenten schwenkbar
in Kugelpfannen einer Trägerplatte
des Bremsbelags. Die Kugelpfannen sind axial mittig jeweils mit
einer Bohrung versehen, die von einem Befestigungszapfen des zugeordneten
Reibelements durchgriffen und auf der Gegenseite von einer Sicherungsfeder
gehalten ist. Jede Sicherungsfeder weist einen kreisförmigen Federring
mit zwei vom Außenumfang
nach innen parallel zueinander zulaufenden, elastisch verspreizbaren
Schenkeln auf. Der Federring jeder Sicherungsfeder ist in der Einbaulage
am Boden einer Vertiefung abgestützt.
Dieser Aufbau ist aufwendig. Des weiteren ist nachteilig, daß die Reibelemente
nicht gegen Verdrehen gesichert sind. Ein weiterer Nachteil liegt
darin, daß die
Sicherungsfedern nur mittels eines speziellen Werkzeugs montierbar
sind.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremsbelag
für eine
Scheibenbremse und eine Sicherungsfeder, insbesondere zur Sicherung
eines Reibelements einer Scheibenbremse, anzugeben, wobei ein einfacher,
kostengünstiger Aufbau
einer leistungsfähigen
Scheibenbremse, insbe sondere wie bei Schienenfahrzeugen erforderlich, sowie
eine einfache Montage ohne Spezialwerkzeug bei standfester, hochbelastbarer
Sicherung der Reibelemente ermöglicht
werden.
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Die
obige Aufgabe wird durch einen Bremsbelag gemäß Anspruch 1 oder eine Sicherungsfeder gemäß Anspruch
14 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Sicherungsfeder
ausgehend von einem äußeren Federbügel mit
zwei schräg
aufeinander zulaufenden Innenschenkeln mit abgekröpften Schenkelenden
zu versehen. Dies ermöglicht
eine einfache Montage der Sicherungsfeder ohne Spezialwerkzeug.
Des weiteren ermöglicht
eine derartige Sicherungsfeder die insbesondere für Schienenfahrzeuge
erforderliche hohe Belastbarkeit und Standfestigkeit.
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Die
vorschlagsgemäße Lösung führt zu einem
sehr einfachen und dementsprechend preisgünstigen Aufbau, der eine ausreichende
Beweglichkeit des einzelnen Reibelements und einen kompakten Aufbau
einer leistungsfähigen
Scheibenbremse ermöglicht.
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Weitere
Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine
schematische, teilweise Darstellung einer Scheibenbremse mit einem
vorschlagsgemäßen Bremsbelag;
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2 einen
Schnitt des Bremsbelags entlang Linie II-II gemäß 1;
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3 eine
Trägerplatte
des Bremsbelags mit zwei Reibelementen;
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4 einen
Schnitt der Trägerplatte
entlang Linie IV-IV gemäß 3 mit
einem Reibelement, das mittels einer Sicherungsfeder an der Trägerplatte
gesichert ist;
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5 eine
Draufsicht der in 4 gezeigten Sicherungsfeder;
und
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6 eine
Seitenansicht der Sicherungsfeder im ungespannten, also nicht eingebauten
Zustand.
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Nachfolgend
werden für
gleiche oder ähnliche
Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder
vergleichbare Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte
Beschreibung aus Vereinfachungsgründen weggelassen ist.
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung einen vorschlagsgemäßen Bremsbelag 1 einer Scheibenbremse 2,
insbesondere einer Teilbelag-Scheibenbremse. Der Bremsbelag 1 weist
mindestens eine Trägerplatte 3 mit
mehreren, hier zwei, einzelweise lösbaren Reibelementen 4 auf. 3 veranschaulicht
eine Trägerplatte 3 mit
zwei zugeordneten Reibelementen 4.
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Die
Schnittdarstellung gemäß 4 zeigt, daß jedes
Reibelement 4 eine Zwischenplatte 5 aufweist,
die das Reibmaterial 6 des Reibelements 4 trägt. Das
Reibmaterial 6 ist hier unmittelbar und vollflächig mit
der Zwischenplatte 5 verbunden, beispielsweise auf diese
aufgesintert oder aufgeklebt. Vorzugsweise handelt es sich um einen
Sinterbelag, also gesintertes Reibmaterial 6. Jedoch kann
es sich auch um ein sonstiges geeignetes Reibmaterial 6, insbesondere
organisches Reibmaterial 6 handeln.
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Die
Trägerplatte 3 und
die Zwischenplatte 5 bestehen vorzugsweise aus Metal, vorzugsweise Stahl.
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Jedes
Reibelement 4 ist über
mindestens zwei voneinander beabstandete Eingriffselemente 7 verdrehsicher
an der Trägerplatte 3 anbringbar.
Beim Darstellungsbeispiel trägt
die Zwischenplatte 5 zwei bolzenförmige Eingriffselemente 7,
die auf der dem Reibmaterial 6 abgewandten Flachseite zur
Trägerplatte 3 hin
vorragen und in angepaßte
Ausnehmungen 8, insbesondere Bohrungen, der Trägerplatte 3 eingreifen.
Die Schnittansicht gem. 4 zeigt lediglich ein Eingriffselement 7.
Das andere Eingriffselement 7 ist in diesem Schnitt nicht
erkennbar.
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4 zeigt
weiter ein Sicherungsmittel 9 zur Halterung bzw. Sicherung
des Reibelements 4 bzw. dessen Zwischenplatte 5 an
der Trägerplatte 3.
Das Sicherungsmittel 9 kann bei geeigneter Ausbildung bedarfsweise
durch ein Eingriffselement 7 und/oder weitere Teile gebildet
sein. Beim Darstellungsbeispiel ist das Sicherungsmittel 9 getrennt
von den Eingriffselementen 7 aufgebaut, worauf später noch
näher eingegangen
wird.
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Beim
Darstellungsbeispiel dienen die Eingriffselemente 7 lediglich
einer Sicherung des Reibelements 4 gegen ein Verdrehen
auf der Trägerplatte 3.
Die Eingriffselemente 7 sichern die Zwischenplatte 5 hier
also nicht gegen ein Abheben von der Trägerplatte 3.
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Beispielsweise
ist das Eingriffselement 7 bolzenförmig ausgebildet und lediglich
kraftschlüssig
an der Zwischenplatte 5 gehalten, wie in 4 angedeutet.
Insbesondere ist das bolzenförmige
Eingriffselement 7 in eine Bohrung 10 der Zwischenplatte 5 eingepreßt bzw.
eingepaßt
und dadurch gehalten.
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Der
aus der Zwischenplatte 5 vonagende bzw. von der Zwischenplatte 5 abragende
Halteabschnitt 11 des Eingriffselements 7 ist
in seinem Durchmesser reduziert und greift in die dazu korrespondierende,
in der Trägerplatte 3 gebildete
Bohrung bzw. Ausnehmung 8 ein. Durch den reduzierten Durchmesser
des Halteabschnitts 11 ist der Durchmesser der Ausnehmung 8 hier
derart verkleinert, daß das
Eingriffselement 7 gegen ein Herausfallen – bei der
Darstellung gemäß 4 nach
unten – gesichert
ist. Das beim Darstellungsbeispiel nur kraftschlüssig von der Zwischenplatte 5 gehaltene
Eingriffselement 7 ist bei montiertem bzw. eingebautem Reibelement 4 also
einerseits durch das Reibmaterial 6 und andererseits durch
die benachbarte Trägerplatte 3 gegen
ein Herausfallen gesichert.
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Jedoch
kann das Eingriffselement 7 bedarfsweise auch formschlüssig an
der Zwischenplatte 5 festgelegt, insbesondere mit dieser
fest verbunden sein.
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Das
Sicherungsmittel 9 weist ein Sicherungselement 13 auf,
das vorzugsweise formschlüssig
oder fest mit dem Reibelement 4, hier der Zwischenplatte 5 verbunden
ist. Beim Darstellungsbeispiel weist das bolzenförmige Sicherungselement 13 einen
Flansch 14 auf, der das Sicherungselement 13 gegen ein
Herausfallen bzw. Herausziehen aus der Zwischenplatte 5 zur
Trägerplatte 3 hin
sichert. In die andere Richtung ist das Sicherungselement 13 durch die Überdeckung
durch das Reibmaterial 6 gesichert.
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Das
Sicherungselement 13 durchgreift die zugeordnete, in der
Trägerplatte 3 gebildete
Bohrung bzw. Durchbrechung 15 und ist auf der dem Reibelement 4 abgewandten
Flachseite der Trägerplatte 3 axial
sicherbar. Hierzu weist das Sicherungselement 13 ein Eingriffsmittel 16,
wie ein Gewinde, eine Ausnehmung, Schlitze oder – wie dargestellt – eine Umfangsnut
auf, in das eine Sicherungsfeder 17, wie in 4 angedeutet,
zur axialen Sicherung des Sicherungselements 13 an der
Trägerplatte 3 eingreift
und das zugeordnete Reibelement 4 gegen die Trägerplatte 3 federnd
vorspannt.
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Folglich
dient das Sicherungsmittel 9 einer Sicherung des Reibelements 4 gegen
ein Abheben von der Trägerplatte 3 bzw.
ein Entfernen senkrecht zur Plattenebene 12 des Reibelements 4.
Dies schließt
jedoch nicht aus, daß das
Sicherungsmittel 13 – insbesondere
je nach Ausbildung bzw. federnder Nachgiebigkeit der Sicherungsfeder 17 – das Reibelement 4 mit
einem gewissen, vorzugsweise gewünschten
Bewegungsspiel quer zur Plattenebene 12 bzw. Oberfläche der
Trägerplatte 3 sichert
bzw. hält.
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Vorzugsweise
sind das Reibelement 4 und die Trägerplatte 3 derart
aneinander angepaßt,
daß die
Eingriffselemente 7 zumindest im wesentlichen ausschließlich auf
Scherung und/oder das Sicherungsmittel 9 vorzugsweise zumindest
im wesentlichen nur in axialer Richtung, insbesondere nur auf Zug,
belastet werden bzw. wird. Beim Darstellungsbeispiel ist hierzu
das Radialspiel zwischen den Halteabschnitten 11 der Eingriffselemente 7 und
den zugeordneten Bohrungen 8 ausreichend klein gegenüber dem
Radialspiel zwischen dem Sicherungselement 13 und der zugeordneten
Durchbrechung 15 gewählt.
Jedoch sind hier selbstverständlich
auch andere konstruktive Lösungen
möglich.
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Der
vorgenannte Aufbau erfordert wenig Teile bei geringer Bearbeitung,
so daß eine
kostengünstige
Herstellung und Montage ermöglicht
wird. Des weiteren kann der vorschlagsgemäße Aufbau sehr kompakt ausgeführt werden,
insbesondere ist nur eine geringe Bauhöhe quer zur Plattenebene 12 bzw. zu einer
von dem Reibelement 4 bzw. dessen Reibmaterial 6 gebildeten
Reibfläche 18 erforderlich.
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Ein
weiterer Vorteil des vorschlagsgemäßen Aufbaus liegt darin, daß das Reibmaterial 6 bedarfsweise
vollständig
massiv, insbesondere die Reibfläche 18 durchbrechungsfrei
ausgebildet werden kann. Dies ist einem kompakten Aufbau der Scheibenbremse 2 bei
hoher Leistungsfähigkeit
bzw. großem Bremsvermögen zuträglich.
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Ein
weiterer Vorteil der verhältnismäßig "losen" Anbringung bzw.
Befestigung der Reibelemente 4 an der Trägerplatte 3 liegt
darin, daß die
Belastung des Reibmaterials 6 durch Eigenschwingungen bzw. Resonanzen
des Systems bzw. der Scheibenbremse 2 aufgrund der geringeren
Einkopplung bzw. möglichen
Entkopplung minimiert werden können.
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Ein
weiterer Vorteil des vorschlagsgemäßen Aufbaus liegt darin, daß durch
die voneinander unabhängig
bewegbaren und gegebenenfalls verkippbaren Zwischenplatten 5 die
Beanspruchung einzelner Abschnitte des Reibmaterials 6 auf
Biegung und/oder Zug minimiert oder sogar verhindert werden kann. Hierdurch
ist eine Erhöhung
der Standfestigkeit möglich.
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Ergänzend wird
darauf hingewiesen, daß die Trägerplatten 3 ihrerseits
vorzugsweise verkippbar und/oder verschwenkbar gehalten sind. Beim
Darstellungsbeispiel sind die Trägerplatten 3 paarweise von
einem querträgerartig
ausgebildeten Halter, wie einem Rückenblech 19, gehalten,
insbesondere mit diesem axial nachgiebig verschraubt, wie in 1 und
in der Schnittdarstellung gem. 2 angedeutet. Beispielsweise
ist eine Verbindungsschraube 20 in einer Gewindehülse 21 widergelagert,
die sich ihrerseits über
einen radialen Flansch 22 und eine zugeordnete Tellerfeder 23 am
anderen Teil, hier das Rückenblech 19,
abstützt.
Jedoch sind grundsätzlich auch
andere geeignete Verbindungstechniken, beispielsweise Nietverbindungen,
einsetzbar.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu der axial federnd nachgebenden Verbindung kann das Rückenblech 19 seinerseits
auch elastisch federnd, insbesondere blattfederartig, oder verschwenkbar
bzw. verkippbar ausgebildet bzw. gelagert oder gehalten sein.
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Beim
Anlegen des Bremsbelags 1 an eine Bremsscheibe 24 der
Scheibenbremse 2, also beim Bremsen, ermöglicht der
vorschlagsgemäße Aufbau, daß die Reibelemente 4 bzw.
deren Reibmaterial 6 zumindest weitgehend gleichmäßig und
mit jeweils über
die Reibfläche 18 zumindest
nur verhältnismäßig gering
variierender Flächenpressung
anliegen.
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Ein
weiterer Vorteil des vorschlagsgemäßen Aufbaus liegt darin, daß die vorzugsweise
metallischen Zwischenplatten 5 aufgrund ihres insbesondere
zumindest im wesentlichen glattflächigen und vollflächigen Aufliegens
auf der Trägerplatte 3 eine
bedarfsweise gute Wärmeübertragung
zur Kühlung
des Reibmaterials 6, falls erforderlich, ermöglichen.
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Ein
weiterer Vorteil liegt darin, daß die Reibelemente 4 einzeln
bzw. generell ausgetauscht werden können, ohne daß ein Austausch
der Trägerplatten 3 und/oder
des Rückenblechs 19 erforderlich
ist, so daß Kosten
und Aufwand minimiert werden können.
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Der
vorschlagsgemäße Belag 1 kann
bedarfsweise auch für
jede beliebige Art von Bremsen eingesetzt werden.
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In 4 ist
die vorschlagsgemäße Sicherungsfeder 17 nur
in einer Seitenansicht dargestellt. Vorzugsweise ist jedem Reibelement 4 eine
derartige Sicherungsfeder 17 zur Sicherung bzw. Halterung
an der Trägerplatte 3 zugeordnet.
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Die
Sicherungsfeder 17 ist insbesondere für den beschriebenen Bremsbelag 1 bzw.
die beschriebene Scheibenbremse 2 bzw. die Sicherung der
erläuterten
Reibelemente 4 ausgelegt und vorgesehen. Jedoch kann die
Sicherungsfeder 17 generell auch für sonstige Zwecke, insbesondere
für anders
aufgebaute Bremsen, eingesetzt werden.
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Nachfolgend
wird der bevorzugte Aufbau der Sicherungsfeder 17 anhand
von 5 und 6 näher erläutert. 5 zeigt
eine Draufsicht der Sicherungsfeder 17 im eingebauten Zustand,
jedoch ohne zugeordnete Trägerplatte 3. 6 zeigt
eine Seitenansicht der Sicherungsfeder 17 im nicht eingebauten, also
entspannten Zustand.
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Die
Sicherungsfeder 17 weist einen äußeren Federbügel 25 auf,
an den sich zwei schräg
aufeinander zulaufende Innenschenkel 26 mit abgekröpften Schenkelenden 27 anschließen. Die
Außenkontur der
Sicherungsfeder 17 bzw. des Federbügels 25 ist in der
Draufsicht zumindest im wesentlichen winkelförmig oder dreieckig, vorzugsweise
in der Form eines gleichschenkeligen oder gleichseitigen Dreiecks mit
abgerundeten Ecken, ausgebildet.
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Aufgrund
der genannten, nicht rotationssymmetrischen, insbesondere dreieckförmigen Außenkontur
der Sicherungsfeder 17 bzw. des Federbügels 25 ist es möglich, die
Sicherungsfeder 17 durch Lagerung in einer entsprechend
angepaßten
Ausnehmung bzw. Vertiefung gegen ein ungewolltes Verdrehen und/oder
Lösen zu
sichern.
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Die
Innenschenkel 26 bilden eine Einführschräge für das von der Sicherungsfeder
zu haltende Sicherungselement 13, wie in 5 angedeutet.
Unter elastischer Spreizung des Federbügels 25 bzw. der Innenschenkel 29 ist
die Sicherungsfeder 17 seitlich derart auf das Sicherungselement 13 aufschiebbar,
daß die
Schenkelenden 27 in das Eingriffsmittel 16 eingreifen
und dieses auf gegenüberliegenden Seiten
partiell umgreifen. Insbesondere weisen die Schenkelenden 27 hierzu
zwei gegenüberliegende, komplementäre Einbiegungen 28 auf.
Das Sicherungselement 13 ist vorzugsweise klemmend von
der Sicherungsfeder 17 bzw. deren Schenkelenden 27 aufnehmbar.
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Die
Schenkelenden 27 bzw. deren Hauptersteckungsrichtungen
verlaufen vorzugsweise zumindest im wesentlichen parallel zueinander
aufgrund ihrer jeweiligen Abkröpfung
gegenüber
dem zugeordneten, schräg
verlaufenden Innenschenkel 26.
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Der
Federbügel 25 verläuft im wesentlichen in
einer Bügelebene
B, wie in 6 angedeutet. Im ungespannten,
also nicht eingebauten Zustand sind die Schenkelenden 27 versetzt
dazu angeordnet und verlaufen insbesondere etwa parallel zu der
Bügelebene
B.
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Der
Versatz der Schenkelenden 27 gegenüber der Bügelebene B beträgt vorzugsweise
mindestens 1 mm, insbesondere etwa 2 mm oder mehr.
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Im
eingebauten Zustand ist der genannte Versatz der Schenkelenden 27 gegenüber der
Bügelebene
B geringer oder nicht mehr vorhanden, wodurch das zugeordnete Reibelement 4 in
gewünschter
Weise gegen die Trägerplatte 13 vorgespannt wird,
wie in 5 angedeutet. Trotzdem wird vorzugsweise jedoch
ein gewisses axiales Spiel ermöglicht,
so daß das
zugeordnete Reibelement 4 – nach Überwindung der Vorspannkraft – um ein
zumindest gewisses Maß noch
verkippen und sich dadurch an Unebenheiten der Scheibenbremse 24 oder
dergleichen anpassen kann.
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Aus
dem Vorgenannten ergibt sich, daß durch entsprechende Wahl
des Versatzes und/oder entsprechende Wahl der Federrate der Sicherungsfeder 17 eine
gewünschte
Vorspannkraft erreichen läßt.
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Der
Federbügel 25 weist
zwei Außenschenkel 29 auf,
die über
einen Verbindungsbogen 30 miteinander verbunden sind und
an ihren anderen Enden jeweils über
einen Kehrbogen 31 in den zugeordneten Innenschenkel 26 übergehen.
Vorzugsweise verläuft
jeder Außenschenkel 29 in
der Draufsicht gemäß 5 zumindest
im wesentlichen parallel zu seinem zugeordneten Innenschenkel 26.
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Insbesondere
laufen die Innenschenkel 26 schräg aufeinander zu, vorzugsweise
in einem Winkel von 50° bis
70°, besonders
bevorzugt von etwa 60°.
Entsprechendes gilt für
die Außenschenkel 29.
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Um
den genannten, gewünschten
Versatz der Schenkelenden 27 gegenüber der Bügelebene B zu erreichen, sind
vorzugsweise Abschnitte der Außenschenkel 29,
die Kehrbögen 31 und/oder
die Innenschenkel 29 zur Bügelebene B geneigt, wie in 6 angedeutet.
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Beim
Aufspreizen der Sicherungsfeder 17 zum vorzugsweise seitlichen
Aufschieben auf das zugeordnete Sicherungselement 13 sind
die Außenschenkel 29,
die Kehrbögen 31,
die Innenschenkel 26 und/oder die Schenkelenden 27 elastisch
auseinander spreizbar bzw. verformbar.
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Das
Sicherungselement 13 bzw. das Eingriffsmittel 16 ist
vorzugsweise derart ausgebildet, daß das freie Ende bzw. der davon
gebildete Ringflansch 32 (s. 4) einen
ausreichend großen Durchmesser
oder seitlichen Überhang
gegenüber dem
Eingriffsmittel 16 aufweist, so daß beim seitlichen Aufschieben
der Sicherungsfeder 17 die beiden Kehrbögen 31 bzw. Innenschenkel 26 seitlich
unter den Flansch 32 greifen und im Verlauf des weiteren Aufschiebens
entsprechend die Schenkelenden 27 der Sicherungsfeder 17 niedergedrückt werden
und dadurch die Schenkelfeder 17 axial in gewünschter Weise
gespannt wird.
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Die
vorschlagsgemäße Sicherungsfeder 17 ist
insbesondere einstückig
ausgebildet, vorzugsweise aus Federdraht mit einem Durchmesser von
1,5 mm bis 2 mm, insbesondere von etwa 1,8 mm, und/oder mit einer
Federrate von 300 N/mm bis 500 N/mm, insbesondere von etwa 400 N/mm,
hergestellt.
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Die
vorschlagsgemäße Sicherungsfeder 17 ist
einfach montierbar, insbesondere seitlich aufschiebbar. Ein Spezialwerkzeug
ist nicht erforderlich.
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Des
weiteren läßt sich
die vorschlagsgemäße Sicherungsfeder 17 aufgrund
ihres einfachen Aufbaus einfach herstellen.
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Die
vorschlagsgemäße Sicherungsfeder 17 ist
sehr dauerhaltbar und hochbelastbar.