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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für Fahrzeuge, insbesondere für Schwerlastfahrzeuge, mit einem zumindest eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel, wobei der Bremssattel über zumindest zwei Führungselemente an einem Bremsträger, bezogen auf die Bremsscheibe, axial verschieblich geführt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Faltenbalg für solche Führungselemente und eine Dichtsatz, der einen entsprechenden Faltenbalg umfasst.
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Bei derartigen Scheibenbremsen wird der auch Schiebe- oder Gleitsattel genannte Bremssattel über die Führungselemente mit dem Träger verbunden, der wiederum mit der Karosserie des Fahrzeugs in fester Verbindung steht. Als Führungselement kommen hierbei Gleitbolzen oder Führungsholme zum Einsatz, die in entsprechenden Gleitlagern der Führungselemente axial geführt sind, so dass sich der Bremssattel zu dem ortsfesten Bremsträger verschieben kann. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass entweder die Führungsholme mit dem Träger fest verbunden sind und der Bremssattel in entsprechender Weise Gleitlager für die Führungsholme aufweist, oder dass die Führungsholme mit dem Bremssattel in einer festen Verbindung stehen, welche dann entsprechend gleitend in Lagern des Trägers geführt sind.
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Zum Schutz der Führungselemente vor Schmutzpartikeln und vor Wasser oder anderen Flüssigkeiten ist in dem jeweiligen Bereich zwischen dem Bremssattel und dem Träger das Führungselement mittels eines Faltenbalgs ummantelt. Eine solche Abdichtung zur Umgebung ist notwendig, da sonst die Gleitfähigkeit des Gleitlagers infolge von Schmutzeinwirkung und Wassereintritt erheblich vermindert werden würde, was die Funktionsweise der Gleitsattelbremse mittelfristig stark beeinflusst.
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Bei der Gleitbewegung des Bremssattels kann das Volumen des Innenraums, der von dem Faltenbalg radial um das Führungselement eingeschlossen wird, infolge einer Stauchung und Dehnung der einzelnen Falten bzw. Lamellen des Faltenbalgs stark variieren. Hierdurch entstehen Luftströmungen zwischen den einzelnen Räumen des Faltenbalgs, und zwar bei der Erzeugung von Überdruck infolge einer Stauchung des Faltenbalgs und bei der Entstehung von Unterdruck infolge einer Dehnung des Faltenbalgs.
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Auch kann sich das Volumen des vom Faltenbalg umschlossenen Bereichs verändern und aufblähen, wenn bei Überdruck die Luft nicht nach außen entweichen kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass bei einen schnellen Verschieben des Bremssattels entlang der Führungselemente, was in der Regel bei einem Belagwechsel auftritt, der Faltenbalg beschädigt wird, wenn die Luft nicht schnell genug entweichen kann.
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Um dennoch eine einwandfreie Funktionsweise und lange Lebensdauer solcher Faltenbälge zu gewährleisten, ist es im Stand der Technik bereits bekannt, diese mit entsprechenden Entlüftungs- bzw. Belüftungslöchern und -öffnungen zu versehen, die einen Druckausgleich durch die bei Stauchung bzw. Dehnung entstehenden Luftströmungen ermöglichen.
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Derartige Belüftungslöcher werden beispielsweise direkt am Faltenbalg angeordnet, wie dies die Druckschrift
US 5,015,515 offenbart. Dort befinden sich zu beiden Stirnseiten des Faltenbalgs Ausgleichsöffnungen unmittelbar im Gummikörper angeordnet.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, derartige kleine Entlüftungs- bzw. Ventilationsöffnungen im Bereich der stirnseitigen Lagersitze der Faltenbalge vorzusehen, so dass ein Luftdurchgang zum Druckausgleich zwischen dem stirnseitigen Ende des Faltenbalgs und dem Lagersitz des Bauelements möglich ist. Eine solche Ausgestaltung wird beispielsweise durch die Druckschrift
US 2002/0050428 A1 offenbart.
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Ein wesentlicher Nachteil der aus dem erwähnten Stand der Technik bekannten Belüftungslöcher bzw. Ventilationsöffnungen besteht jedoch darin, dass durch diese dennoch Schmutzpartikel oder Flüssigkeiten eindringen können, die die Gleitfunktion des Führungselements einschränken und gegebenenfalls zu einem Versagen des Gleitlagers führen können. Des Weiteren besteht bei derartigen Öffnungen die Gefahr, dass Wasser bei Durchführung einer Hochdruckreinigung des Fahrzeugs an die Lagerstellen gelangt.
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Darüber hinaus können aufgeblähte Faltenbälge vor allem nach einem Bremsbelagwechsel wie Luftfedern wirken, die unter Umständen bewirken, dass der Bremssattel zur Fahrzeugmitte gedrückt wird und dadurch der äußere Bremsbelag in Kontakt mit der Bremsscheibe gefangen kann, was im Betrieb die Gefahr eines Schleifens oder Heißlaufens der Bremsscheibe nach sich zieht.
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Des Weiteren ist es beispielsweise aus der
WO 2009/124685 A1 bekannt, einen Dichtwulst eines Faltenbalgs mittels eines starren Halterings in eine Nut des Führungselements einzupressen, wobei der Haltering abschnittsweise Anlageschultern aufweist, zwischen denen sich der Dichtwulst bei Bedarf radial aufdehnen kann. Die durch diesen Mechanismus bereitgestellten Ausgleichsöffnungen sind jedoch in ihres Ausmaßen begrenzt, da sonst der Haltering seine Funktion verlieren würde.
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Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scheibenbremse und die in dieser zum Einsatz kommenden Führungselemente bzw. Gleitlager mit einem Faltenbalg der gattungsgemäßen Art entsprechend so weiter zu entwickeln, dass eine einwandfreie Funktionssicherheit der Scheibenbremse gewährleistet ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Scheibenbremse nach Anspruch 1 und mit einem Faltenbalg zur Abdichtung eines Führungselements nach Anspruch 5 oder nach Anspruch 9 sowie mit einer Schraubenfeder nach Anspruch 11 und mit einem Dichtsatz nach Anspruch 12.
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Demnach schlägt die Erfindung eine Scheibenbremse mit einem Bremssattel vor, der zumindest eine Bremsscheibe übergreift, wobei der Bremssattel über zumindest zwei Führungselemente an einem Träger, bezogen auf die Bremsscheibe, axial verschieblich geführt ist, und wobei zumindest ein Führungselement mit einem in einer Öffnung des Bremssattels oder des Trägers angeordneten Gleitlager versehen ist, mit einem Faltenbalg, der in dem zwischen dem Bremssattel und dem Träger gebildeten Bereich des Führungselements beidseitig, dieses gegenüber der Umgebung abdichtend, über einen Dichtwulst festgelegt ist, wobei zumindest ein Dichtwulst entgegen einer auf diesen wirkenden Federkraft zumindest abschnittsweise radial aufweitbar ist.
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Dabei wird gemäß der Erfindung die Federkraft durch ein Federelement erzeugt, das in einer radial außen liegenden Nut des zumindest einen Dichtwulstes einliegt. Mit anderen Worten, das vorzugsweise in sich geschlossene kreisförmige Federelement liegt an dem Dichtwulst radial außen, vorzugsweise vollumfänglich an.
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Das Federelement ist dabei so ausgestaltet, dass es zumindest abschnittsweise, jedoch vorzugsweise eine vollumfänglich nach innen auf den Dichtwulst radial wirkende Federkraft ausübt, und zwar permanent, so dass das Federelement quasi wie ein Haltering für den Dichtwulst wirkt und diesen gegenüber dem Führungselement an der Seite des Bremssattels und/oder an der Seite des Trägers fixiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist das Federelement als eine Schraubenfeder ausgebildet, die kreisförmig in sich geschlossen ist und wie eine Art Schlauch den Dichtwulst koaxial umgibt. Die radial nach innen wirkende Federkraft wird dadurch erzeugt, dass die Schraubenfeder bei der Montage auf einen solchen Umfang gedehnt bzw. aufgeweitet wird, dass sie im montierten Zustand, wenn die Schraubenfeder in der Nut des Dichtwulstes einliegt, etwas länger als ihre freie Umfangslänge ist.
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Die Federkraft ist über die Wahl des Materials und der Dimensionsverhältnisse der Schraubenfeder dabei so gewählt, dass diese im Betrieb den Dichtwulst ausreichend dicht gegen das Führungselement zu halten vermag.
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Bei einem in dem vom Faltenbalg umschlossenen Raum auftretenden Überdruck kann der Dichtwulst zusammen mit dem Federelement entgegen der durch dieses bis zu einem gewissen, vorab definierten Schwellenwert zur Verfügung gestellten Federkraft radial aufweiten, wobei dies vollumfänglich oder nur abschnittsweise erfolgen kann.
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Mit anderen Worten, drückt eine durch den Überdruck stirnseitig nach außen gerichtete Kraft gegen den Dichtwulst und das Federelement, kann sich der Dichtwulst und das Federelement elastisch anheben, so dass die unter Überdruck stehende Luft entweichen kann. Ist so viel Luft entwichen, dass der im Innenraum des Faltenbalgs vorherrschende Druck unter den Schwellenwert der Federkraft fällt, drückt das Federelement den Dichtwulst wieder gegen das Führungselement und dichtet die Nut ab. Der aus Dichtwulst und Schraubenfeder bestehende Mechanismus wirkt quasi wie eine Art Überdruckventil.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Grad der Entlüftung nicht auf die vorgegebenen Dimensionen bzw. Durchflussquerschnitte der Ausgleichsmechanismen, wie im Stand der Technik, begrenzt ist, sondern in Abhängigkeit des tatsächlich auftretenden Überdrucks erfolgt. D. h. die tatsächliche Öffnungsweite des Dichtwulstes und damit Durchflussrate, beginnend bei einem nur abschnittsweisen Anheben bis zu einem vollumfänglichen radialen Aufweiten bis zur maximal möglichen elastischen Dehnung, richtet sich nach der durch den Überdruck erzeugten Gegenkraft zu der durch das Federelement bereitgestellten Halte- und Dichtkraft.
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Bei einem starken Überdruck, wie dieser bei einem schnellen Verschieben des Bremssattels auf den Führungselementen zwangsläufig auftritt, wird folglich auch eine ausreichende Entlüftungsmöglichkeit bereitgestellt, so dass Belagwechsel schnell und ohne die Gefahr von Beschädigungen des Faltenbalgs möglich werden.
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Auch werden aufgeblähte Faltenbälge nach einem Belagwechsel vermieden, so dass der nachteilige Luftfeder-Effekt, wie vorhergehend beschrieben, nicht mehr in Erscheinung tritt.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung hegt darin, dass sich die Höhe der Federkraft durch eine entsprechende Dimensionierung des Federelements, beispielsweise über eine geeignete Materialwahl, Festlegung der Steigung, des Durchmessers und der Dicke des Drahts bei einer Schraubenfeder, an die gewünschte Dichtwirkung für jede Ausführungsform anpassen lässt.
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Die Schraubenfeder ist einfach und kostengünstig herzustellen und kann darüber hinaus auf einfachste Weise installiert werden, weshalb die Erfindung auch einen aus Faltenbalg und einer solchen Schraubenfeder bestehenden Dichtsatz betrifft.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Scheibenbremse gemäß der Erfindung mit einem freigeschnittenem Führungselement;
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2a ausschnittsweise eine Querschnittsdarstellung des Führungselements;
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2b ausschnittsweise eine perspektivische Darstellung des Führungselements;
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3a den aus Schraubenfeder und Faltenbalg bestehenden Dichtsatz gemäß der Erfindung;
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3b die Schraubenfeder in einer perspektivischen Darstellung; und
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4 schematisch die Funktionsweise der Entlüftung gemäß der Erfindung.
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1 zeigt in perspektivischer Ansicht exemplarisch eine Scheibenbremse gemäß der Erfindung.
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Ein Bremssattel 1, der eine hier nicht näher dargestellte Bremsscheibe übergreift, ist an einem Träger 2 axial gleitend befestigt. Hierzu sind zumindest zwei Führungselemente 3 vorgesehen.
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Wie in der 2a zu erkennen ist, besteht ein Führungselement 3, das im vorliegenden Fall als ein Gleitlager ausgebildet ist, aus einem Führungsholm 4, der mittels eines Bolzens 5 an dem Träger 2 befestigt ist.
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Der Führungsholm 4 ist in einer Bohrung bzw. Öffnung 6 in dem Gehäuse des Bremssattels 1 unter Verwendung einer entsprechenden Gleitbuchse 7 axial verschieblich aufgenommen. Der Bremssattel 1 kann sich daher relativ zu dem Führungsholm 4 und damit dem Träger 2 verschieben. Außenseitig ist die Öffnung 6 durch einen Deckel 8 verschlossen, der diese gegen Schmutz und Flüssigkeiten abdichtet.
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In dem Bereich zwischen dem Bremssattel 1 und dem Träger 2 ist das Führungselement 3 bzw. dessen Führungsholm 4 unter Ausbildung eines Innenraums 9, diesen Bereich abdichtend, von einem Faltenbalg 10 radial umgeben.
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Der Faltenbalg 10 schützt somit das Gleitlager vor Schmutzpartikeln und Fluiden, welche die Gleitfähigkeit mittelfristig beeinträchtigen würden. Dies ist erforderlich, da insbesondere bei einer Scheibenbremse durch die Abrasion der Bremsscheibe und Bremsbeläge und durch die freiliegende Anordnung der Scheibenbremse allgemein empfindliche Lagerelemente geschützt werden müssen.
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Der Faltenbalg 10 ist gegenüber dem Bremssattel 1 über einen Dichtwulst 11 unter Einlagerung eines radialen Ring- oder Federelements 12 an einem umlaufenden Absatz 13 des Bremssattelgehäuses abdichtend festgelegt.
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An der gegenüberliegenden Seite zum Träger 2 ist der Faltenbalg 10 durch einen weiteren Dichtwulst 14 in einer in dem Führungsholm 4 am Anschluss an den Träger 2 stirnseitig vorgesehenen Nut 15 festgelegt.
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Wie in den 2a, 2b, 3a und 4 zu erkennen ist, weist der Dichtwulst 14 radial außen eine umfängliche Nut 16 auf, in die eine Schraubenfeder 17 einliegt.
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Die Schraubenfeder 17, wie die 3b zeigt, ist kreisförmig und in sich geschlossen ausgebildet.
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Gemäß der Erfindung ist die Schraubenfeder 17 so ausgestaltet, dass diese eine Federkraft auszuüben vermag, die radial nach innen gerichtet ist, und so im montierten Zustand den Dichtwulst 14 gegen die Nut 15 des Führungsholms 4 drückt und dadurch den Innenraum 9 des Faltenbalgs 10 im ausreichenden Maße abdichtet.
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Die radial nach innen wirkende Federkraft wird dadurch erzeugt, dass die Umfangslänge im montierten Zustand etwas länger ist als die freie Länge der Schraubenfeder im ungedehnten Zustand.
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In der 4 ist die Funktionsweise des aus Schraubenfeder 17 und Faltenbalg 10 bestehenden und in 3a als montierte Einheit gezeigten Dichtsatzes gemäß der Erfindung verdeutlicht. Die Schraubenfeder 17 und der Faltenbalg 10 können als Einzelteile für eine spätere Montage auch im Wege einer Nachrüstung gemeinsam bereitgestellt werden.
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Herrscht im Innenraum 9 des Faltenbalgs 10 ein Überdruck vor, der die durch die Schraubenfeder 17 radial nach innen ausgeübte Federkraft übersteigt, weitet sich der Dichtwulst 14 und die Schraubenfeder 17 radial auf und der Dichtwulst 14 hebt sich aus der Nut 15 unter kurzzeitiger Bereitstellung einer Entlüftungsöffnung 18, durch die Luft aus dem Innenraum 9 entweichen kann, bis der Überdruck abgebaut ist. Im Anschluss drückt die Schraubenfeder 17 den Dichtwulst 14 wieder in die Nut 15 und dichtet die Anordnung ab.
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Es wird deutlich, dass sich in Abhängigkeit des abzubauenden Überdrucks die aus Dichtwulst 14 und Federelement 17 bestehende Anordnung gemäß der Erfindung entsprechend radial nach außen aufweiten kann und so eine für eine schnelle Entlüftung des Innenraums 9 des Faltenbalgs 10 ausreichende Öffnungsweite der kurzfristigen Entlüftungsöffnung 18 zur Verfügung zu stellen vermag.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5015515 [0007]
- US 2002/0050428 A1 [0008]
- WO 2009/124685 A1 [0011]
