DE2125436B2 - Bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1.

Für die Bremsstabilität eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, ist die richtige Abstimmung der Bremskräfte an den Vorder- und Hinterrädern entscheidend. Da der Schwerpunkt des Fahrzeuges nicht in der Fahrbahnebens, sondern je nach der Fahrzeugkonstruktion mehr oder weniger darüber liegt, verändern sich die Radlasten beim Bremsen derart, daß die Vorderräder stärker belastet und die Hinterräder entlastet werden. Es besteht daher zur Aufrechterhaltung der Fahrstabilität der Wunsch, daß der Brenisschlupf der Reifen an den Vorderrädern stets größer sein soll als an den Hinterrädern, was mit der Forderung gleichbedeutend ist, daß bei einer Vollbremsung, z. B. auf trockenem Beton auf jeden Fall die Vorderräder vor den Hinterrädern blockieren sollen.

Hierbei wird natürlich immer davon ausgegangen, daß in der Praxis aus konstruktiven Gründen die Bremsen vorn und hinten gleiche Größe, z. B. gleichen mittleren Durchmesser der Bremsscheiben haben. Dies lassen auch die nachstehenden Formeln erkennen, die ihre Richtigkeit nur in diesem Fall behalten. Eine Abweichung hiervon, d. h. eine Lösung des Problems durch völlig andere Bremskonstruktion vorn und hinten würde völlig fern der Praxis liegen und wird hier nicht in Betracht gezogen. Eine Abstimmung der Vorder- und Hinterradbremsen eines Fahrzeuges im vorstehenden Sinn kann unter der Voraussetzung eines bekannten Reibwertes der Bremsbeläge rechnerisch und konstruktiv relativ einfach durch entsprechend kleinere Durchmesser der Bremszylinder an den Hinterradbremsen erreicht werden. Auch wäre es möglich, zusätzlich einen Bremskraftregler einzubauen, der den Bremsflüssigkeitsdruck an den Hinterradbremsen in gewünschter Weise absenkt.

vorausgesetzt, daß sich der Reibwert der Bremsbeläge an den Vorder- und Hinterradbremsen des Fahrzeuges entweder garnicht oder in gleicher Weise ändert. Diese Voraussetzung ist bei der üblichen Konstruktionsweise in der Praxis aber keineswegs immer zu erfüllen, so daß die derart ausgelegten Fahrzeuge infolge ungleichmäßiger oder sogar gegensinniger Änderung der Reibwerte der Bremsbeläge, z. B. einer Reibwertabnahme an den Vorderradbremsen und/oder einer Reibwertzunahme an den Hinterradbremsen — da wo sie nicht sollen — natürlich hinten überbremsen und deshalb ins Schleudern kommen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Vorder- und Hinterradbremsen des Fahrzeuges konstruktiv sei aufeinander abgestimmt sind, daß eine Reibwertänderung an den Vorderrad- und Hinterradbremsen gleichsinnig erfolgt und keine Änderung der installierten Bremskraftverteilung bewirkt

Umfangreiche Untersuchungen an Bremsbelägen zeigten, daß ein konstanter Reibwert unter allen Betriebsbedingungen nicht exreichbar ist. Der Reibwert ist vielmehr eine recht komplizierte Funktion der Oberflächentemperatur der Bremsscheibe und der dabei auftretenden Flächenpressung des Bremsbelages. Die an der Bremsscheibenoberfläche auftretende Temperatur -vährend der Bremsung ist nun in sehr guter Näherung proportional zur Bremsarbeit je Einheit der vom Bremsbelag überstrichenen Oberfläche. Die

jo anteiligen Bremsarbeiten verhalten sich dabei wie die aus der Bremskraftverteilung vorgegebenen Bremskraftanteile Bv/G bzw. Bh/G. Es muß also — unter der erwähnten Voraussetzung gleicher mittlerer Scheibendurchmesser — die Bedingung gelten

B₁-I

G ■ F_sh ■

Hierbei bedeuten B_v die Bremskraft an der Vorderachse; Bh die Bremskraft an der Hinterachse; G das Gesamtgewicht des Fahrzeuges; F_sv die vom Bremsbelag überstrichene Scheibenringfläche an der Vorderachse und Fsh die vom Bremsbelag überstrichene Scheibenringfläche an der Hinterachse. Für die sogenannte installierte Bremskraftverteilung eines Kraftfahrzeuges, das mit Axialbremsen ausgerüstet ist, gilt bekanntlich die Beziehung

Br

und

B»_ ' ν
OG

'dyn

2 r_dy„

Hierbei ist den Spannkräften S_v=p_v-F_v und Sh= Ph ■ Fh bedeuten p_v bzw. ph die Bremsflüssigkeitsdrücke, F₁,bzw. Fhdie Kolbenflächen der Bremszylinder; Uv bzw. Uh die Reibbeiv/erte, die gleich sein sollten; /γ bzw. γλ die wirksamen Bremsradien und rj_vn die dynamischen Reifenhalbmesser. Setzt man gleiche dynamische Reifenradien voraus, was mit Ausnahme von Sonderfahrzeugen bei allen Kraftfahrzeugen zutrifft, und gleiche Reibbeiwerte, so ergibt sich die Lösung der gestellten Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des vorstehenden Anspruchs 1 enthaltenen

Merkmalen der Erfindung. Mit anderen Worten, es muß ilsosein:

Po'

PhF₁,

— ^Pr

Pk

F_v ■ /■„ F„ ■ r_h

Sollte ζ. B. die Berücksichtigung einer geringfügig abweichenden Scheibendicke vorn und hinten doch erwünscht sein, so könnte dies durch eine derartige Abstimmung erfolgen, daß die Reibleistung bezogen auf das von den Bremsbelägen überstrichene Scheibenvolumen an den Vorder- und Hinterrädern zumindest annähernd gleich ist. Das würde bedeuten, wenn man mit Bv die Scheibendicke vorn und Bh die Scheibendicke hinten bezeichnet, daß

F„ · d, F._k ■ ä_k

wobei F_Pv bzw. F_ph die Padflächen vorn bzw. hinten bedeuten. Bei einer Bremsanlage mit Festabstimmung, bei der die Bremsdrücke an den Vorderradbremsen gleich den Bremsdrücken an den Hinterradbremsen sind, ergibt sich dieselbe Lösung sinngemäß, d. h. es muß dann sein:

f ~ ~JT ^-

Für die Wärmespeicherung ist das daran teilnehmende Volumen der Bremsscheibe maßgebend. Damit die beim Bremsen entstehende Wärme über die Bremsscheibe nicht in die Radnabe abfließen kann, kann auch bei der Erfindung eine an sich bekannte Maßnahme gemäß vorstehendem Anspruch 2 angewendet werden. Unter dieser Voraussetzung kann angenommen werden, daß nur das; Scheibenvolumen unter der bestrichenen Fläche an der Wärmespeicherung teilnimmt. Einschnürungen an dieser Stelle — einseitig oder beidseitig — sind aus anderen Gründen bekannt. Sie dienen z. B. gemäß DE-OS 14 50 145, DE-AS 12 11041 und der französischen Patentschrift 14 80 710 dazu, ein Verziehen der Bremsscheibe und ein Schrägstellen derselben, d. h. das sogenannte »Aufschirmen« zu verhindern. Nach der US-Patentschrift 34 35 924 und sind solche Einschnürunigen dazu vorgesehen, eine Erwärmung der Nabe und damit ein Festklemmen der Nabenverzabnung zu unterbinden, weil sich dann die Scheibe seitlich nicht würde einsteilen können.

sein müßte.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Scheibenbremse mit der Bremsscheibe im Teilschnitt,

F i g. 2 die Kraftverhältnisse am abgebremsten Rad.

Die Fig. J zeigt eine schematisch dargestellte Scheibenbremse mit Bremssattel 1, der die Bremsscheibe 2 übergreift und nur strichpunktiert angedeutet ist. In dem Bremssattel 1 sind die Bremskolben 3 geführt, die die Bremsbeläge 4 mit der Spannkraft 5, die S, entspricht, an die Bremsscheibe 2 andrücken. Die Spannkraft 5 ist abhängig von der Größe der Kolbenfläche 6, die F_v entspricht, und dem Bremsflüssigkeitsdruck. Infolge der auf die Bremsbeläge 4 einwirkenden Spannkraft S wird an der sich in Richtung des

jo Pfeiles 7 drehenden Bremsscheibe 2 eine Reibkraft Pv= Sv ■ Uv welcher das Rad 9 (siehe F i g. 2) abgebremst wird. Der Reibkraft P_v entspricht die Bezugsziffer 8. Durch das Hebelverhältnis läßt sich die am Radumfang wirkende Bremskraft 10 berechnen, der S, entspricht, indem man um die Radnabe 11 das Momentengleichgewicht mit den Hebelarmen r_v und γφ,λ bildet, die durch die Bezugsziffern 12 und 13 veranschaulicht sind.

Die reibende Fläche der Bremsbeläge 4 ist mit 14 bezeichnet. Die Bremsscheibe 2 ist so konstruiert, daß die Übergangsquerschnitte 15 von der Bremsfläche zur Befestigungsnabe so klein sind, daß die Wärmeabfuhr durch sie während der Bremsung sehr gering ist. Die Grenze dafür ict durch die mechanische Festigkeit der Scheibe 2 gegeben. Daher kann angenommen werden, daß nur das Scheibenvolumen unter der von den Bremsbelägen 4 bestrichenen Fläche an der Wärmespeicherung teilnimmt. Die wirksame Scheibendicke beträgt c/_vund ist in Fig. 1 mit 16 bezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   !. Bremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere eine Scheibenbremsanlage für Personenkraftwagen, wobei an der Vorder- und Hinterachse bzw. Achsen druckmittelbetätigte Bremsen zumindest annähernd gleichen mittleren Scheibendurchmessers an den Rädern angeordnet bzw. ihnen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleichsinnigen Änderung der Reibwerte bei einer Erhitzung der Bremsbeläge während des Bremsens an Vorder- bzw. Hinterradbremsen die konstruktive Abstimmung dieser Bremsen derart gewählt ist, daß bei einer zumindest annähernd gleichen wirksamen Scheibenf*icke sowohl die Reibleistung bezogen auf die überstrichene Bremsfläche als auch die Reibleistung bezogen auf die Fläche der Bremsklötze (Pads) an den Vorder- und Hinterradbremsen zumindest annähernd gleich ist.
2. 2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsquerschnitte (15) von der Bremsfläche zur Befestigungsnabe der Bremsscheibe bis zu einer durch die mechanische Festigkeit gegebenen Grenze in an sich bekannter Weise derart verkleinert sind, daß nur eine geringe Wärmeabfuhr während der Bremsung erfolgt.