DE202013102650U1 - Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug sowie Bremsbelag für eine Scheibenbremse - Google Patents

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Abstract

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug mit einem eine Bremsscheibe (3) übergreifenden Bremssattel (1), in dem eine durch einen Bremszylinder (16, 17) betätigbare Zuspanneinrichtung angeordnet ist, mittels der bei einer Bremsung in einem fahrzeugseitigen Bremsträger (2) positionierte Bremsbeläge (4, 4´) beidseitig an die Bremsscheibe (3) anpressbar sind, wobei der Bremssattel (1), bezogen auf eine Drehachse (D) der Bremsscheibe (3), axial verschiebbar auf am Bremsträger (2) befestigten Schiebeführungen (5) gelagert ist und jeder Bremsbelag (4, 4´) eine einen Reibbelag (11´) tragende Belagträgerplatte (11) mit einer Belaghaltefeder (10) aufweist, an der sich ein eine Montageöffnung (28) des Bremssattels (1) überspannender, daran festgelegter Haltebügel (8) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an der Belagträgerplatte (11) des reaktionsseitigen Bremsbelages (4´) auf ihrer der Belaghaltefeder (10) zugewandten Seite ein von dem Belaghaltebügel (8) zumindest weitgehend überdeckter und von der Belaghaltefeder (10) überspannter höckerförmiger Rüttelanschlag (12) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Bremsbelag für eine Scheibenbremse.
  • Eine gattungsgemäße Scheibenbremse ist beispielsweise aus der DE 199 03 620 C1 bekannt. Solche bevorzugt druckluftbetätigten Scheibenbremsen kommen u.a. in schweren Nutzfahrzeugen zum Einsatz, wo sie im Fahrbetrieb extremen Vibrationsbeanspruchungen ausgesetzt sind. Ursachen hierfür sind die sehr unterschiedlichen Einsatzgebiete der Fahrzeuge auf zum Teil sehr schlechten Wegstrecken, stark unterschiedliche Beladungszustände, einerseits vollbeladen, andererseits leer, und häufig auch eine unzureichende Wartung und dadurch bedingt ein Betrieb mit beispielsweise defekten Stoßdämpfern.
  • Die Auslegung des fahrzeugseitigen Federungs- und Dämpfungssystems, das einerseits Komfort und Ladungsschonung und andererseits Fahrstabilität und Robustheit unter harten Einsatzbedingungen sicherstellen soll, ist in befriedigender Weise nur durch Kompromisse möglich. Damit ergibt sich, dass die Scheibenbremsen mitsamt daran befestigter Bremszylinder häufig sehr starken Rüttelbelastungen standhalten müssen.
  • Solche Vibrationsbeanspruchungen können in unterschiedlicher Weise auftreten. Hierzu seien zunächst vertikale Schwingungen oder Stöße genannt, die den Rädern als Vertikalbewegung bei Fahrbahnunebenheiten und Hindernissen, wie Bahnübergängen oder dergleichen aufgezwungen werden. Solche Vertikalbeschleunigungen können bis zum 25fachen der Erdbeschleunigung auftreten.
  • Darüber hinaus treten im Fahrbetrieb horizontale Beschleunigungen auf, die gegenüber den vertikalen Stößen eine geringere Belastung darstellen, wobei diese horizontalen Beschleunigungen bei Kurvenfahrten, in verstärkter Form aber auch durch ein seitliches Anfahren von Fahrbahnbegrenzungen und durch Fahrbahnschäden hervorgerufene Straßenkanten auftreten. Die maximalen Belastungen durch horizontale Beschleunigungen werden mit der drei- bis fünffachen Erdbeschleunigung angenommen.
  • Weiter sind rotatorische Beschleunigungen durch Pendelbewegungen der Fahrzeugachse zu beachten, die typischerweise bei Starrachsen auftreten und durch ein Einfedern des einen Rades der Achse bei gleichzeitigem Ausfedern des anderen Rades erzeugt werden. Das Fahrzeugrad und damit auch die damit verbundene Scheibenbremse erfährt dabei hin und her gehende rotatorische Beschleunigungen quer zur Längsachse. Prinzipiell kann jedoch auch schon das starke Ein- oder Ausfedern nur eines der beiden Räder entsprechende rotatorische Beschleunigungen hervorrufen.
  • Die aus den Pendelbewegungen der Fahrzeugachse herrührenden rotatorischen Beschleunigungen überlagern sich vor allem mit den vertikal wirkenden Vibrationen und führen zu erheblichen Beanspruchungen und unter Umständen Beschädigungen der Scheibenbremse und deren Befestigung.
  • Bisher angedachte Abhilfemaßnahmen gehen dahin, das Schiebeführungssystem größer zu dimensionieren, was jedoch eine Führungslänge der Führungsholme erfordern würde, die den verfügbaren Einbauraum bei weitem überschreitet. Eine steifere Befestigung am Bremsträger sowie dessen stabilere Dimensionierung verbietet sich ebenfalls aufgrund der beengten Einbauverhältnisse.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Standzeit erhöht und ihre Betriebssicherheit verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Bremsbelag mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
  • Durch die Erfindung werden nun die als Folge von Pendelbewegungen der Achse bislang verursachten Schäden, insbesondere bei schon verschlissenen Schiebeführungslagern wirksam verhindert, so dass die Betriebssicherheit der Scheibenbremse insgesamt verbessert wird.
  • Da der bislang große Abstand zwischen der Belaghaltefeder und dem Haltebügel nunmehr reduziert ist, wird die auftretende Schwenkbewegung mit den geringstmöglichen Kräften begrenzt.
  • Durch die Ausbildung einer definierten Anschlagzone am Bremsbelagträger, einem sogenannten Rüttelanschlag, wird die Belaghaltefeder in ihrer Charakteristik derart beeinflusst, dass bei freier Fahrt eine erste Stufe der Federkraft wirksam ist, die hinsichtlich möglicher Restschleifmomente der Bremse unkritisch ist.
  • Bei Ausführen einer Schwenkbewegung des Bremssattels kommt die Belaghaltefeder jedoch schon nach einem geringen ausgeführten Hub mit dem Rüttelanschlag so in Kontakt, dass die freie Spannweite der Belaghaltefeder drastisch reduziert und die Federsteifigkeit entsprechend erhöht wird.
  • Bei Ausführen einer noch weitergehenden Schwenkbewegung des Bremssattels kontaktiert der Haltebügel die Belagträgerplatte über die nun vollständig flach gedrückte Belaghaltefeder und leitet eine durch die Blockade der Schwenkbewegung auftretende Impulskraft über die Belagträgerplatte auf gegenüber der Belaghaltefeder vorhandene Aufstandsflächen am Bremsträger, an denen der Bremsbelag, d.h. die Belagträgerplatte, anliegt.
  • Dabei wird neben der an der Belaghaltefeder wirksam werdenden Reibungsdämpfung eine Dämpfungswirkung der Belagträgerplatte ausgenutzt, die dann besonders effektiv ist, wenn die Belagträgerplatte aus einem Eisengusswerkstoff mit niedrigem Elastizitätsmodul besteht.
  • Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, die Schiebeführungslager, also das Fest- und Loslager, über die der Bremssattel am Bremsträger verschiebbar gehalten ist, unter Berücksichtigung der Massenverteilung des komplett montierten Bremssattels so anzuordnen und zu gestalten, dass auch bei Berücksichtigung extremer Schwerpunktlagen und Verschiebepositionen des Bremssattels die die Schwerpunktslagen kennzeichnenden Schwerpunktlinien innerhalb der Führungslänge des Festlagers verlaufen, wobei der komplett montierte Bremssattel einen angeflanschten Bremszylinder einschließt.
  • Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Jeweils ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Scheibenbremse und des Bremsbelages wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Scheibenbremse in einer Betriebsstellung
  • 2 die Scheibenbremse nach 1 in einer anderen Betriebsstellung
  • 3 einen erfindungsgemäßen Bremsbelag in montierter Stellung in einer Vorderansicht
  • 4 einen Teilausschnitt der Scheibenbremse in einer perspektivischen Draufsicht.
  • In den 1 und 2 ist eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug dargestellt, mit einem eine Bremsscheibe 3 überspannenden Bremssattel 1, der, bezogen auf eine Drehachse D der Bremsscheibe 3, axial verschiebbar an einem fahrzeugseitigen Bremsträger 2 befestigt ist.
  • Hierzu sind zwei abständig zueinander angeordnete Schiebeführungen 5 vorgesehen, von denen eines als Loslager und das andere, in den 1 und 2 dargestellte, als Festlager ausgebildet sind.
  • Die Schiebeführung 5 weist einen Führungsholm 22 auf, der fest mit dem Bremsträger verbunden ist und auf dem der Bremssattel 1 gleitet.
  • In einem Gehäuse 18 des Bremssattels 1 ist eine Zuspanneinrichtung positioniert, mit einem über einen Bremszylinder 16 betätigbaren Bremshebel 6, mit dem Bremsbeläge 4, 4´ beidseitig gegen die Bremsscheibe 3 pressbar sind.
  • Neben dem Bremszylinder 16, der ausschließlich einer Betriebsbremsung dient, ist ergänzend ein Kombi-Bremszylinder 17 vorgesehen, mit dem die Scheibenbremse in eine Parkbremsfunktion bringbar ist.
  • Während die 1 eine Betriebsstellung der Scheibenbremse wiedergibt, in der unverschlissene Bremsbeläge 4, 4´ zum Einsatz kommen, ist in der 2 eine Betriebsstellung abgebildet, mit verschlissenen Bremsbelägen 4, 4´.
  • Jeder Bremsbelag 4, 4´ besteht aus einer Belagträgerplatte 11 und einem darauf befestigten, in Bremsstellung die Bremsscheibe 3 kontaktierenden Reibbelag 11´.
  • Auf der einer Montageöffnung 28 (4) zugewandten Oberseite ist an der Belagträgerplatte jedes Bremsbelages 4, 4´ eine Belaghaltefeder 10 befestigt, mit der im Zusammenwirken mit einem Belaghaltebügel 8 der Bremsbelag 4, 4´ im Bremsträger 2 unter Vorspannung gehalten wird, wobei der Bremsbelag 4, 4´ mit seiner der Belaghaltefeder 10 gegenüberliegenden Seite an Aufstandsflächen 7, 7´ des Bremsträgers 2 anliegt.
  • Wie die 4 sehr deutlich wiedergibt, überspannt der Belaghaltebügel 8 die Montageöffnung 28 und ist in einer in einen Vorsprung 19 des Gehäuses 18 eingebrachten Tasche und andererseits an einem Sattelrücken 15 angeformten Stütznocken 20 gehalten. Dabei weist der Belaghaltebügel 8 im Verbindungsbereich mit dem Stütznocken 20 eine von diesem durchtretene Öffnung auf, mit zwei sich gegenüberliegenden gekröpften Schenkeln 25, die durch einen Steg 26 miteinander verbunden sind, so dass sich insgesamt ein Rahmen 9 ausbildet.
  • Durch den Stütznocken 20 ist ein Bolzen 21 geführt, der an den Schenkeln 25 anliegt und durch einen Splint 27 gesichert ist. In den 1 und 2 sind Positionslinien 13, 14 des Massenschwerpunktes des komplett montierten Bremssattels 1 mit Bremszylinder 16, jedoch ohne Bremsbeläge 4, 4´, Bremsträger 2 und Führungsholme 22 erkennbar. Dabei kennzeichnet die Positionslinie 13 die Schwerpunktlage mit dem Bremszylinder 16 und die Positionslinie 14 die Schwerpunktlage des Bremssattels 1 mit einem Kombi-Bremszylinder 17.
  • Es ist erkennbar, dass der jeweilige Schwerpunkt innerhalb des Überdeckungsbereichs der Schiebeführung 5 bzw. des Führungsholms 22 liegt.
  • In der 3 ist der dem Sattelrücken 15 zugeordnete reaktionsseitige Bremsbelag 4´ dargestellt, mit dem Reibbelag 11´ als Vorderseite.
  • Erfindungsgemäß ist auf der der Belaghaltefeder 10 zugewandten Seite der Belagträgerplatte 11 ein höckerförmiger Rüttelanschlag 12 vorgesehen und zwar spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse S, die quer zur Längserstreckung des Bremsbelages 4´ verläuft. Dabei ist der Rüttelanschlag 12 in seinem Abmaß kleiner als die Breite des Belaghaltebügels 8.
  • Zwischen der Belaghaltefeder 10 und dem Rüttelanschlag 12 ist ein Spalt 23 gebildet, der so groß bemessen ist, dass auch bei maximalen Toleranzen des Bremsbelags 4´, des Bremsträgers 2, des Bremssattels 1 und des Belaghaltebügels 8 die Belaghaltefeder 10 im Ruhezustand des Bremssattels 1 noch nicht an den Kanten des Rüttelanschlags 12 zur Anlage kommt.
  • Im Wesentlichen kommt die Wirksamkeit des Rüttelanschlages bei dem reaktionsseitigen Bremsbelag 4´ zur Geltung. Der gegenüberliegende, aktionsseitige Bremsbelag 4 ist sinnvollerweise jedoch in gleicher Weise ausgeführt, da die beschriebenen Probleme in schwächerer Form auch hier entstehen.
  • In der 3 sind zwei unterschiedliche Stellungen des Belaghaltebügels 8 erkennbar. Zum einen ist in Volllinie die normale Fahrstellung abgebildet, in der die Belaghaltefeder 10 mit ihrer durch ihre Spannweite zwischen Auflagepunkten 24 an der Belagträgerplatte 11 bestimmten Vorspannkraft aufliegt, ohne den Rüttelanschlag 12 zu berühren.
  • Die gestrichelte Darstellung der Kontur des Rüttelanschlags 12 zeigt den reduzierten Abstand, wenn der Belaghaltebügel 8 infolge des durchschwenkenden Bremssattels 1 so weit gegen den Bremsbelag 4´ bewegt wird, dass die Belaghaltefeder 10 an den Kanten des Rüttelanschlags 12 zur Anlage kommt. Eine freie Spannweite 29 der Belaghaltefeder 10 ist nun auf die Breite 30 des Rüttelanschlags 12 reduziert und weist bei einer weiteren Einfederung eine drastisch erhöhte Federrate auf.
  • Da der unter diesen Bedingungen ausführbare Hub der Belaghaltefeder weniger als 1 mm beträgt, kommt der Belaghaltebügel 8 bei einer weiteren Schwenkbewegung des Bremssattels 1 vollflächig über die dann flach gedrückte Belaghaltefeder 10 am Rüttelanschlag 12 zur Anlage. Die noch vorhandene Bewegungsenergie des Bremssattels 1 wird nun in Form eines Stoß-Impulses vom Belaghaltebügel 8 über den Rüttelanschlag 12 an die Belagträgerplatte 11 und durch diese über die Aufstandsflächen 7 an den mit der Fahrzeugachse verbundenen Bremsträger 2 abgeleitet.
  • In der 4 ist der Belaghaltebügel 8 erkennbar, dessen seitliche Schenkel 25 radial wirkende Stützkräfte ableiten.
  • Bei einer extremen Belastung, die als Folge einer stoßartigen Beanspruchung auftreten kann, geben die seitlichen Schenkel 25 geringfügig nach. Dadurch wird die die seitlichen Schenkel 25 verbindende Strebe 26 an den Stütznocken 20 angelegt, so dass die seitlichen Schenkel 25 die Beanspruchung nicht mehr ausschließlich als Biegebeanspruchung aufnehmen, sondern zu einem wesentlichen Anteil als Zugbeanspruchung, die unmittelbar von der Verbindungsstrebe 26 an den Stütznocken 20 abgeleitet wird.
  • Durch diese Maßnahme wird die besonders kostengünstige und servicefreundliche Befestigung des Belaghaltebügels 8 mittels quer liegendem Bolzen 21 ohne eine aufwändige und einbauraumbeschränkende Gestaltung und Dimensionierung des Belaghaltebügels 8 ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bremssattel
    2
    Bremsträger
    3
    Bremsscheibe
    4
    Bremsbelag
    4´
    Bremsbelag
    5
    Schiebeführung
    6
    Bremshebel
    7
    Radiale Aufstandsflächen des Bremsträgers
    8
    Belaghaltebügel
    9
    Rahmen des Belaghaltebügels
    10
    Belaghaltefeder
    11
    Belagträgerplatte
    11´
    Reibbelag
    12
    Rüttelanschlag am Belagträger Fahrstellung/verschwenkter Bremssattel
    12´
    Rüttelanschlag am Belagträger Fahrstellung/verschwenkter Bremssattel
    13
    Schwerpunktlinie des Bremssattels Betriebsbremszylinder
    14
    Schwerpunktlinie des Bremssattels Kombi-Bremszylinder
    15
    Sattelrücken
    16
    Betriebsbremszylinder
    17
    Kombi-Bremszylinder
    18
    Gehäuse
    19
    Gehäusevorsprung
    20
    Stütznocken
    21
    Bolzen
    22
    Führungspin
    23
    Spalt
    24
    Auflagepunkt der Belaghaltefeder am Belagträger
    25
    seitliche Schenkel des Belaghaltebügel-Rahmens
    26
    Verbindungsstrebe des Belaghaltebügel-Rahmens
    27
    Splint
    28
    Montageöffnung
    29
    Spannweite
    30
    Breite
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19903620 C1 [0002]

Claims (11)

  1. Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug mit einem eine Bremsscheibe (3) übergreifenden Bremssattel (1), in dem eine durch einen Bremszylinder (16, 17) betätigbare Zuspanneinrichtung angeordnet ist, mittels der bei einer Bremsung in einem fahrzeugseitigen Bremsträger (2) positionierte Bremsbeläge (4, 4´) beidseitig an die Bremsscheibe (3) anpressbar sind, wobei der Bremssattel (1), bezogen auf eine Drehachse (D) der Bremsscheibe (3), axial verschiebbar auf am Bremsträger (2) befestigten Schiebeführungen (5) gelagert ist und jeder Bremsbelag (4, 4´) eine einen Reibbelag (11´) tragende Belagträgerplatte (11) mit einer Belaghaltefeder (10) aufweist, an der sich ein eine Montageöffnung (28) des Bremssattels (1) überspannender, daran festgelegter Haltebügel (8) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an der Belagträgerplatte (11) des reaktionsseitigen Bremsbelages (4´) auf ihrer der Belaghaltefeder (10) zugewandten Seite ein von dem Belaghaltebügel (8) zumindest weitgehend überdeckter und von der Belaghaltefeder (10) überspannter höckerförmiger Rüttelanschlag (12) vorgesehen ist.
  2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttelanschlag (12) auf seiner dem Belaghaltebügel (8) zugewandten Seite eine plane Fläche aufweist.
  3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rüttelanschlag (12) und der Belaghaltefeder (10) im Überdeckungsbereich mit dem Belaghaltebügel (8) ein Spalt (23) gebildet ist.
  4. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Belaghaltebügel (8) einen eine Durchtrittsöffnung für einen bremssattelseitigen Stütznocken (20) umgebenden Rahmen (9) aufweist, mit zwei sich gegenüberliegenden seitlichen Schenkeln (25), die durch eine Verbindungsstrebe (26) miteinander verbunden sind.
  5. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Stütznocken (20) ein verschiebegesichert gehaltener Bolzen (21) geführt ist, der sich an der dem Bremssattel (1) abgewandten Oberseite des Rahmens (9) abstützt.
  6. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenschwerpunkt des komplettierten Bremssattels (1) mit Bremszylindern (16, 17) und der Zuspanneinrichtung innerhalb der Länge der als Festlager ausgebildeten Schiebeführung (5) liegt.
  7. Bremsbelag für eine Scheibenbremse, mit einer Belagträgerplatte (11) und einem darauf befestigten Reibbelag (11`), wobei an einer Längskante der Belagträgerplatte (11) eine Belaghaltefeder (10) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Belagträgerplatte (11) auf ihrer der Belaghaltefeder (10) zugewandten Längsseite einen höckerförmigen Rüttelanschlag (12) aufweist.
  8. Bremsbelag nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttelanschlag (12) auf seiner der Belaghaltefeder (10) zugewandten Seite als plane Fläche ausgebildet ist.
  9. Bremsbelag nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttelanschlag (12) spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse (S) ausgebildet ist, die quer zur Längserstreckung des Bremsbelages (4`) verläuft.
  10. Bremsbelag nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Belaghaltefeder (10) und dem Rüttelanschlag (12) ein Spalt (23) gebildet ist.
  11. Bremsbelag nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Belagträgerplatte (11) aus Gusseisen besteht.
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