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Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Scheibenbremsen dieser Art weisen üblicherweise eine Betätigungseinrichtung mit einem im Bremssattel verschiebbar geführten Stellbolzen und einem Druckstück auf, das mittels des Stellbolzens gegen den radinneren Bremsbelag drückbar ist, um bei einen Bremsvorgang diesen Bremsbelag gegen die Bremsscheibe zu drücken.
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Bei bekannten Scheibenbremsen ist der Stellbolzen mit dem Druckstück form- und/oder kraftschlüssig verbunden. Dies hat zur Folge, dass bei einem Bremsvorgang, bei dem der Bremsbelag zunächst geringfügig in Umfangsrichtung (Tangentialrichtung) der Bremsscheibe mitgenommen wird, bis er sich am Bremsträger abstützt, auch auf den Stellbolzen relativ große Kräfte in dessen Querrichtung, d. h. quer zu seiner Längsrichtung, einwirken, die von der Stellbolzenlagerung innerhalb des Bremssattels aufgenommen werden müssen und zum Teil auch auf die benachbarten Teile der Betätigungseinrichtung übertragen werden können.
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Nachteilig ist bei diesen bekannten Scheibenbremsen, dass der Einfluss der Querkraft auf den Stellbolzen und die übrige Betätigungseinrichtung dazu führen kann, dass der Stellbolzen nicht mehr mit der gewünschten Leichtgängikeit in Längsrichtung verschoben werden kann. Weiterhin tritt durch die Querkräfte ein erhöhter Verschleiss am Stellbolzen und an den Führungen auf.
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Aus der
DE 200 06 370 U1 ist eine Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt. Bei der dortigen Scheibenbremse ist das Druckstück über eine sphärisch gewölbte Stützfläche an einem Stellzylinder kippbar abgestützt, so dass das Druckstück eine beim Bremsvorgang verursachte Aufweitung des Bremssattels ausgleichen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein negativer Einfluss aufgrund einer Bewegung des Bremsbelags quer zur Stellbolzenrichtung auf die Funktionsweise und Verschleissfestigkeit der Scheibenbremse wesentlich reduziert oder vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Scheibenbremse ist das Druckstück in einer Ebene, die parallel zur Reibebene der Bremsscheibe liegt, relativ zum Stellbolzen verschiebbar.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Querkraftentkopplung des Druckstücks kann sich das Druckstück bei einer Zuspannkrafteinleitung zusammen mit dem Bremsbelag in Umfangsrichtung der Bremsscheibe bzw. tangential zur Bremsscheibe mitbewegen, bis der Bremsbelag am Bremsträger anliegt, ohne dass diese Bewegung auf den Stellbolzen übertragen werden würde. Der Einfluss der Querkraft auf den Stellbolzen und die übrige Betätigungseinrichtung wird durch diese Querkraftentkopplung somit unterbunden oder zumindest wesentlich reduziert. Der Verschleiss am Stellbolzen und an den Führungen wird minimiert. Im kraftfreiem Zustand wird das Druckstück dagegen durch die Zentriereinrichtung wieder in seine Mittenlage zurückgesetzt, so dass sich bei einer erneuten Zuspannkrafteinleitung das Druckstück wieder in seiner optimalen zentrierten Ausgangslage relativ zum Stellbolzen befindet. Ein weiterer Vorteil ist, dass aufgrund der Trennung von Druckstück und Stellbolzen der Druckstückaustausch bei Verschleiss auf besonders einfache Weise möglich ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen Druckstück und Stellbolzen eine reibungsvermindernde Gleitscheibe angeordnet. Als Materialien für derartige Gleitscheiben kommen Materialen in Betracht, die einerseits gute Gleiteigenschaften haben und andererseits hohe zulässige Flächenpressungen erlauben.
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Vorteilhafterweise umfasst die Zentriereinrichtung mindestens ein sich von der Umfangsfläche des Stellbolzens radial nach außen erstreckendes Federelement, das auf die Umfangsfläche des Stellbolzens einwirkt. Ein derartiges Federelement kann beispielsweise aus einer den Endbereich des Stellbolzens umgebenden elastomeren Hülse bestehen. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Zentriereinrichtung aus mehreren, den Stellbolzen umgebenden Elastomerelementen, Druck- oder Zugfedern besteht, die am Außenumfang des Stellbolzens angreifen.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst die Zentriereinrichtung mindestens ein Federelement, das sich einerseits in einen stirnseitigen Hohlraum des Druckstücks und andererseits in einen stirnseitigen Hohlraum des Stellbolzens hinein erstreckt. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Zentriereinrichtung auf sehr einfache und platzsparende Weise, beispielsweise mittels einer mittigen Blockfeder, Zugfeder oder eines elastischen Bolzens, ausgeführt werden kann. Ist eine reibungsvermindernde Gleitscheibe vorgesehen, erstreckt sich das Federelement durch eine Durchgangsöffnung dieser Gleitscheibe hindurch.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die reibungsvermindernde Gleitscheibe in einer stirnseitigen Vertiefung des Druckstücks angeordnet. Die Gleitscheibe kann in diesem Fall passgenau in die Vertiefung eingesetzt sein, so dass sie durch die Seitenwandungen der Vertiefung formschlüssig gehalten wird. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Gleitscheibe in einer stirnseitigen Vertiefung des Stellbolzens anzuordnen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1: teilweise geschnittene Einzelteile einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheibenbremse in Seitenansicht,
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2: eine Schnittdarstellung längs der Linie II-II von 1, und
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3 bis 6: weitere alternative Ausführungsformen von Einzelteilen der erfindungsgemäßen Scheibenbremse in geschnittener Seitendarstellung.
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Aus den 1 und 2 ist ein Endbereich eines Stellbolzens 1 einer Scheibenbremse, ein Druckstück 2, ein Teilbereich eines Bremsbelags 3 sowie ein Teilbereich einer lediglich angedeuteten Bremsscheibe 4 ersichtlich.
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Im Fall einer Bremsung wird der Stellbolzen 1 in Richtung des Pfeils 5 zugestellt, wodurch der Bremsbelag 3 mittels des Druckstücks 2 gegen eine Seite der Bremsscheibe 4 gedrückt wird. Der Stellbolzen 1 und das Druckstück 2 sind somit Teil einer Betätigungseinrichtung, mit welcher der Bremsbelag 3 gegen die Bremsscheibe 4 drückbar ist. Diese Betätigungseinrichtung umfasst weitere, nicht dargestellte Betätigungsmittel zum Verschieben des Stellbolzens 1, beispielsweise einen pneumatischen Betätigungszylinder zum Verschieben einer Kolbenstange, die über einen Übersetzungshebel und eine Stellspindel auf den Stellbolzen einwirkt und diesen im Fall einer Bremsung entsprechend verschiebt.
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Der Stellbolzen 1 ist in dem in 1 dargestellten Endbereich zylinderförmig ausgebildet und weist eine ebene Stirnfläche 6 auf. Das Druckstück 2 ist ebenfalls zylinder- oder tellerförmig ausgebildet. Der Außendurchmesser des Druckstücks 2 ist zumindest in der Nachbarschaft seiner bremsbelagsseitigen Stirnfläche 7 wesentlich größer als der Außendurchmesser des Stellbolzens 1, so dass die Druckkräfte auf eine größere Fläche des Bremsbelags 3 übertragen werden. Hierdurch tritt einerseits eine geringere Flächenpressung zwischen Druckstück 2 und Bremsbelag 3 und andererseits eine geringere Verformung des Bremsbelags 3 beim Aufbringen der Druckkräfte auf.
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Das Druckstück 2 weist auf seiner dem Stellbolzen 1 zugewandten Seite eine zentrale, axiale Ausnehmung 8 auf, in die das Ende des Druckstücks 2 hineinragt. Der Durchmesser dieser axialen Ausnehmung 8 ist größer als der Außendurchmesser des Stellbolzens 1, so dass zwischen dem Stellbolzen 1 und dem Druckstück 2 ein radialer Freiraum vorhanden ist.
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Das Druckstück 2 wird in radialer Richtung durch eine federnd nachgiebige Zentriereinrichtung zentriert am Stellbolzen 1 gehalten. Diese Zentriereinrichtung besteht beim Ausführungsbeispiel von 1 und 2 aus vier Federelementen 9 in der Form von Druckfedern, welche regelmäßig über den Umfang des Stellbolzens bzw. der Ausnehmung 8 herum angeordnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um Spiralfedern.
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Weiterhin ist zwischen der Stirnfläche 6 des Stellbolzens 1 und der hierzu parallelen Stirnfläche 10 der Ausnehmung 8 eine reibungsvermindernde Gleitscheibe 11 angeordnet. Die Gleitscheibe 11 besteht vorzugsweise aus einem Material, das einerseits hohen Flächenpressungen standhält und andererseits geringe Reibungskräfte erzeugt, wenn sich das Druckstück 2 bei einem Bremsvorgang zusammen mit dem Bremsbelag 3 quer zur Längsachse des Stellbolzens 1, d. h. in Tangential- oder Umfangsrichtung der Bremsscheibe 4, geringfügig mitbewegt, bis der Bremsbelag 3 an dem Bremsträger anstößt.
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Die Gleitscheibe 11 weist zweckmäßigerweise einen Außendurchmesser auf, der dem Durchmesser der Ausnehmung 8 angepasst ist, so dass die Gleitscheibe 11 in radialer Richtung durch die Seitenwand der Ausnehmung 8 formschlüssig festgelegt ist.
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Beim Stellbolzen 1 und dem Druckstück 2 handelt es sich somit um zwei voneinander getrennte Bauteile, wobei das Druckstück 2 bei einem Bremsvorgang zusammen mit dem Bremsbelag 3 in einer Ebene, die parallel zur Reibebene 12 der Bremsscheibe 4 liegt, relativ zum Stellbolzen 1 verschoben werden kann. Die Querverschiebung des Bremsbelags 3 und Druckstücks 2 wird dadurch nicht oder nur in einem stark reduzierten Maß auf den Stellbolzen 1 übertragen, der innerhalb des Bremssattels gelagert ist. Die Lagerung des Stellbolzens 1 wird dadurch wesentlich weniger beansprucht.
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Nach Beendigung des Bremsvorgangs wird der Stellbolzen 1 wieder entgegen der Richtung des Pfeils 5 zurückgezogen, wodurch die Druckkräfte zwischen Stellbolzen 1 und Druckstück 2 zumindest weitgehend aufgehoben werden. Die Federelemente 9 können nunmehr das Druckstück 2 wieder in seine zentrierte Ausgangslage relativ zum Stellbolzen 1 zurückführen. Hierdurch befindet sich das Druckstück 2 für den nächsten Bremsvorgang wieder in seiner optimalen, zentrierten Ausgangsposition relativ zum Stellbolzen 1 und Bremsbelag 3.
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Die 3 bis 6 zeigen vier alternative Ausführungsformen wesentlicher Teile der erfindungsgemäßen Querkraftentkopplung des Druckstücks 2 vom Stellbolzen 1. Teile, die denjenigen der Ausführungsform der 1 und 2 entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
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Alle diese Ausführungsformen haben mit der ersten Ausführungsform gemeinsam, dass das Druckstück 2 quer zur Längsrichtung des Stellbolzens 1, d. h. parallel zur Reibebene 12 der Bremsscheibe 4, relativ zum Stellbolzen 1 verschiebbar ist, wobei das Druckstück 2 in seine zentrierte Lage relativ zum Stellbolzen 1 zurückgedrängt wird, wenn das Druckstück 2 in eine nicht zentrierte Lage verschoben ist. Weiterhin ist bei sämtlichen Ausführungsbeispielen zwischen der Stirnfläche 6 des Stellbolzens 1 und der benachbarten Stirnfläche 10 der Ausnehmung 8 eine reibungsvermindernde Gleitscheibe 11 angeordnet.
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Die gezeigten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich insbesondere in der speziellen Ausbildung der Zentriereinrichtung, mit der die Druckstücke 2 federnd nachgiebig in zentrierter Lage relativ zum Stellbolzen 1 gehalten werden. Dies wird im Folgenden näher beschrieben.
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Bei der Ausführungsform von 3 weist der Stellbolzen 1 einen axialen, zentralen Hohlraum 13 auf, der sich von der Stirnfläche 6 aus in den Stellbolzen 1 hinein erstreckt. Fluchtend zu diesem Hohlraum 13 erstreckt sich ein weiterer, axialer Hohlraum 14 von der Stirnfläche 10 des Druckstücks 2 in Richtung seiner gegenüberliegenden Stirnfläche 7. Die Gleitscheibe 11 ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung 15 versehen. In den Hohlräumen 13, 14 ist ein Federelement 16 in der Form einer Zugfeder angeordnet, die sich durch die Durchgangsbohrung 15 der Gleitscheibe 11 hindurch erstreckt. Dieses Federelement 16 ist endseitig einerseits am Stellbolzen 1 und andererseits am Druckstück 2 festgelegt, derart, dass das Druckstück 2 mit einer bestimmten Vorspannkraft gegen die Stirnfläche 6 des Stellbolzens 1 gezogen wird.
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Das Federelement 16 ist derart flexibel und hat innerhalb der Durchgangsbohrung 15 der Gleitscheibe 11 soviel radiales Spiel, dass sich das Druckstück 2 in gleicher Weise, wie es anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, zusammen mit dem Bremsbelag 3 quer zur Längsrichtung des Stellbolzens 1 verschieben kann, wenn bei einem Bremsvorgang der Bremsbelag 3 gegen die Bremsscheibe 4 gedrückt wird.
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Bei der dritten Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist, sind Stellbolzen 1 und Drückstück 2 wieder in ganz ähnlicher Weise wie bei der zweiten Ausführungsform ausgebildet und weisen wiederum axial verlaufende fluchtende Hohlräume 13, 14 auf. Die federnd nachgiebige Zentriereinrichtung besteht bei dieser Ausführungsform aus einer Blockfeder 17, die spiralförmig gewickelt ist und eine geradlinige, zylinderförmige Form hat.
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Die vierte Ausführungsform gemäß 5 ist bezüglich Stellbolzen 1 und Druckstück 2 wiederum gleich oder ganz ähnlich zur ersten Ausführungsform, wobei jedoch die Zentriereinrichtung aus einer elastomeren Hülse 18 besteht, welche den Endbereich des Stellbolzens 1 umgibt und in der Ausnehmung 8 des Druckstücks 2 angeordnet ist.
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Die in 6 dargestellte fünfte Ausführungsform ist bezüglich des Stellbolzens 1 und des Druckstücks 2 wiederum ganz ähnlich zur dritten Ausführungsform von 4 ausgebildet. Die federnde Zentriereinrichtung besteht bei der Ausführungsform von 6 jedoch aus einem federnd nachgiebigen Bolzen 19, der endseitig in entsprechende, axial verlaufende Gewindebohrungen 20, 21 des Stellbolzens 1 bzw. Druckstücks 2 eingeschraubt ist.
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Im Rahmen der Erfindung sind eine Vielzahl von Variationen möglich. Beispielsweise ist es möglich, dass die in 5 dargestellte Zentriereinrichtung nicht aus einer zusammenhängenden elastomeren Hülse 18, sondern aus einzelnen Elastomerelementen besteht, die beispielsweise in gleicher Weise, wie dies in den 1 und 2 dargestellt ist, getrennt voneinander um den Umfang des Stellbolzens 1 herum angeordnet sind. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Gleitscheibe 11 nicht durch die innere Seitenwand des Druckstücks 2 radial festgelegt ist, sondern in eine stirnseitige Vertiefung des Stellbolzens 1 eingelegt und dadurch radial festgelegt ist. Zumindest bei innenliegenden Federelementen, die in den 3, 4, 6 gezeigt sind, ist es auch nicht unbedingt erforderlich, dass im Druckstück 2 eine axiale Ausnehmung 8 vorhanden ist. Weiterhin wird dann, wenn auf den Stellbolzen 1 eine rückführende Zugkraft aufgebracht wird, das Druckstück 2 zwar zweckmäßigerweise durch die dargestellten Federelemente auch in axialer Richtung am Stellbolzen 1 gehalten, jedoch ist es auch möglich, dass hierzu zusätzliche Haltemittel zwischen Stellbolzen 1 und Druckstück 2 vorhanden sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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