DE2255678A1 - Teilbelagscheibenbremse - Google Patents
TeilbelagscheibenbremseInfo
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Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft
Stuttgart-Untertürkheim
Stuttgart-Untertürkheim
Daim 96 3 V^
13. November 1972
Teilbelagscheibenbremse
Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilbelagscheibenbremse, vorzugsweise mit einem·Schwimmsattel, deren Bremskissen an
der Einlauf- und/oder der Auslaufseite insbesondere durch einander spiegelbildlich gegenüberliegende Vorsprünge abgestützt
sind, die in dazu passenden Ausnehmungen wie an einer Schiene axial verschieblich gegenüber dem Bremskörper
geführt sind.
Vorzugsweise Schwimnisattelbremsen üblicher Bauart neigen zu
einem hohen Schrägverschleiß der Bremsbeläge. Durch die bei der Übertragung der Reaktionskräfte von der Kolbenseite auf
die Nicht-Kolbenseite der Schwimmsattelbremse auftretenden Reibungsverluste und infolge von Verwindungen des Schwimmsattels
oder des Bremsgehäuserahmens werden auf der vom Kolben abliegenden Seite der Schwimmsattelbremse geringere
Kräfte aufgebracht als auf der Kolbenseite. Das hat zur Folge, daß der auf der Kolbenseite, also zur Fahrzeugmitte hin liegende
Belag stärker abgerieben wird als der gegenüberliegende äußere Belag.,
Außerdem tritt eine ungleiche Belagabnutzung auf. Diese erklärt
sich vorwiegend dadurch, daß infolge der Verkantung des Rahmens auch der Belag schief gestellt und dadurch an
einer Seite mehr als an der anderen abgerieben wird.
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Bremsen bekannter Bauart wollen dem Schrägverschleiß durch
eine Ausfräsung an der Ringfläche der Kolbendruckseite begegnen. Durch diese Maßnahme entstehen aber Klemmkräfte
zwischen Kolben und Zylinderwand, und zwar sind diese Kräfte um so höher, je größer der exzentrische Versatz der Ringfläche zur Mitte der Kolbenachse ist. Durch die unsymmetrische
Anfräsung der Kolbenringfläche ist zudem zwischen Bremse links und Bremse rechts zu unterscheiden. Ein weiterer Nachteil ist,
daß die Ausfräsung beim Rückwärtsbremsen auf der falschen
Seite liegt und daher den Schrägverschleiß verstärkt fördert sowie das Bremsenquietsehen begünstigt.
Die Erfindung hat daher den Zweck, einen Belag-Schrägverschleiß
vollständig zu vermeiden, ohne dabei Klemmkrafte zwischen Kolben und Zylinderwand in Kauf nehmen zu müssen. Außerdem soll
für die rechte wie die linke Seite des Fahrzeuge die gleiche Bremse verwendet werden können.
Es war also zu überlegen, wie vermieden werden konnte, daß
Kräfte auf den Bremsbelag an verschiedenen Stellen verschieden stark einwirken. Es mußte ein Weg gefunden werden, der die
einseitige Flächenpressung auf den Bremsbelag verhindert. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Flächenpressung zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag über der gesamten Belagfläch·
konstant zu halten. Nur in diesem Fall verschwindet sowohl der Schrägverachleiß als auch die ungleiche Belagabnutzung innen
und außen. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Scheiben· bremse von möglichst einfachem Aufbau zu erstellen, bei der
der gleichmäßig abgenutzte Bremsbelag leicht ausgewechselt werden kann, ohne vorher Teile der Bremse entfernen zu müssen.
Diese Aufgaben werden durch die Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den an der Einlauf- und/oder der Auelaufseite vorgesehenen Abstützungen wenigstens eine mit einer Stützfläche
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versehene Nase angeordnet" ist, die mit einer Gegenstützfläche
in einen dazu passenden Einschnitt eingreift. Dabei werden die Stützflächen vorteilhaft mit Abstand von der Mitte des
Bremsbelags angeordnet. Zwar sollen unter den Schutz des , Patentes auch solche Bremsen fallen, deren Stützfläche in der
Mitte oder fast in der Mitte liegt. Bei einer solchen Ausführung wird jedoch noch ein Restmoment auftreten, das man
nur unter besonderen Umständen in Kauf nehmen, sonst aber vermeiden sollte.
Die Bremse kann nun so ausgebildet sein, daß die Vorsprünge an dem Bremskissen und die zugehörigen Ausnehmungen am Bremskörper
angeordnet sind. Diese Vorsprünge und Ausnehmungen, die miteinander die Schienenführung bilden, können aber auch
umgekehrt angeordnet sein, so daß die Vorsprünge im Bremskörper und die Ausnehmungen in den Bremskissen angeordnet sind.
Weiterhin kann die Nase an der Brücke des Bremskörpers, die die beiden Sattelschenkel miteinander verbindet, und der zugehörige
Einschnitt im Bremskissoit angeordnet sein. Die Bremse
kann aber auch umgekehrt ausgebildet sein, so daß die Nase am Bremskissen und der zugehörige Einschnitt an der -Brücke
des Bremskörpers angeordnet ist.
Bei Teilbelagscheibenbremsen, bei denen an den Vorsprüngen der Bremskissen befindliche Abstützflächen senkrecht zur
axialen Mittelebene der Bremse verlaufen, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die von der Nase gebildete Stützfläche,
die parallel zur axialen Mittelebene verläuft, einen Abstand von dieser aufweisen, der eine Funktion von der Dicke
des Bremsbelags und vom Reibungskoeffizienten darstellt.
Dabei werden die Kräfte, die sonst das Bremskissen schräg zu stellen versuchen, gegeneinander aufgehoben, wenn der Abstand
der axialen Mittelebene von der Stützfläche gleich ist dem Quotienten aus dem mittleren Abstand des Bremsbelagträgers
von der zugehörigen Fläche der Bremsscheibe und dem Reibungskoeffizienten.
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Bei einer anderen erfindungsgemäßen Teilbelagscheibenbremse,
bei der an den Voreprüngen befindliche Abstützflächen senkrecht
oder schräg zur axialen Mittelebene der Bremse verlaufen, kann vorteilhaft am Bremsgehäuse wenigstens eine Naae angeordnet
sein, die in einen an sie angepaßten Einschnitt eingreift, und die Stützflächen der Nase wie des zugehörigen Einschnitts
können schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenperipherie hin weisenden Winkelscheitel angeordnet sein, der das Dremskissen
bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Peripherie der Bremsscheibe zu drückt. Andererseits kann aber auch bei
einer Teilbelagscheibenbremse, deren an den Vorsprüngen befindliche Abetützflächen senkrecht oder schräg zur axialen
Mittelebene verlaufen, vorteilhaft am Bremsgehäuse wenigstens eine Nase angeordnet sein, die in einen an sie angepaßten Einschnitt
eingreift, und die Stützflächen der Nase sowie des zugehörigen Einschnitts können schräg zueinander mit einem
zur Bremsscheibenmitte hin weisenden Winkelscheitel angeordnet sein, der das Bremskissen bei Betätigung der Bremse in
Richtung auf die Mitte der Bremsscheibe zu drückt« Wie die Stützflächen im Hinblick auf die jeweils vorkommenden Belastungsfalle
angeordnet und geneigt werden sollen, kann unter Zuhilfenahme der bekannten Culmann'sehen Geraden ermittelt
werden. Diese Culmann'sehe Gerade stellt die Verbindung zwischen
den auf beiden Seiten der Abstützung des Bremskissens ermittelbaren Kraftschnittpunkte dar. Wird eine Bremse so
nach den Prinzipien der Erfindung ausgebildet, kann der Schrägverschleiß
dadurch vermieden werden, daß die Momente aus den am Belag angreifenden Kräften gleich Null sind. Dann kann auch
der Kolben mit seiner vollen ringförmigen Druckfläche auf die eben ausgebildete gegenüberliegende Belagfläche einwirken.
Damit beim Fahren des Fahrzeuge das Klappern verhindert wird, ist am Bremsgehäuse eine Feder vorgesehen, die vorzugsweise
als Blattfeder ausgebildet sein kann, die das Bremskiesen von vornherein in die Richtung drückt, die infolge der Neigung
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der Stützflächen bei Betätigung der Bremse von den Bremskissen zur Peripherie der Bremsscheibe hin und im anderen
Falle zur Bremsscheibenmitte hin drückt.
Damit die Bremskissen leicht ausgewechselt werden können, können sie so ausgebildet sein, daß sie lediglich mit dem
Bremabelagträger axial verschieblich an den von den Vorsprüngen und den zugehörigen Ausnehmungen gebildeten Bremskörperschienen
geführt sind, die in einem der Dicke des Bremsbelagträgers entsprechenden Abstand, vor der Brücke des
Bremskörpers endet, die seine die Peripherie der Bremsscheibe übergreifenden Sattelschenkel miteinander verbindet. Bei einer
derartigen Ausbildung der Bremse braucht überhaupt kein Teil weggenommen zu werden, um die Bremskissen nach' ihrer Abnutzung
auszuwechseln. Die Bremskissen brauchen dann lediglich bis zur Brücke des Bremskörpers unter entsprechender Verschiebung des
Schwimmsattels von der Bremsscheibe weg verschoben zu werden und können dann in radialer Richtung zur Bremsscheibe hin
herausgezogen werden. Es genügt sogar, wenn nur eine Bremskörperschiene mit dem Abstand von der Brücke des Bremskörpers
endet und das Breniskissen nach seinem Verschieben von der Scheibe weg bis zur Brücke des Bremskörpers in radialer Richtung
so herausgenommen wird, daß es zunächst auf der freien Seite um die andere Seite herum verschwenkt und dann weiterhin
radial herausgenommen wird.
Die Erfindung wird anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten der Erfindung
entnommen werden können. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch
eine erfindungsgeniäße Teilbelagscheibenbremse mit
Schwimmsattel, ;.
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schematiecher Darstellung, teilweise im Schnitt,
Fig. 3 einen Teil einer Schwinunsattelbremee im Schnitt, bei der die Abstützungen an den Bremskissen und
am Bremakörper zur axialen Mittelebene der Bremse geneigt sind und die Stützfläche einer Nase eine
Neigung hat, die den Bremsbelag bei Betätigung der Bremse zur Peripherie der Bremsscheibe hin
drückt,
deren Abstützungen senkrecht zur axialen Mittelebene der Bremse verlaufen und die mit zwei Nasen
versehen ist, deren Stützflächen so geneigt sind, daß sie den Bremsbelag bei Betätigung der Bremse
zur Bremsscheibenmitte hin drücken,
Fig. 5 ein Schema zur Erläuterung der bei der in Fig. k
dargestellten Bremse auftretenden Kräfte und Momente.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schwinunsattelbremee liegt der Schwimmsattel 1, der in einem Zylindergehäuse die
beiden Kolben 2 aufnimmt, auf dem Bremskörper 3 auf und wird
so vom Bremskörper getragen. Der Bremskörper 3 übergreift mit seinen Sattelschenkeln k die Bremsscheibe 5 und ist im übrigen
am Fahrzeug mit Hilfe der Schraubenlöcher 6 und Schrauben festgehalten. Die aus Bremsbelagträger 7 und Bremsbelag 8 bestehenden Bremskissen 9 weisen auf der Einlauf- und der
Auslaufseite Vorsprünge 11 auf, die in diesen Vorsprüngen angepaßte Ausnehmungen 12 des Bremskörpers 3 eingreifen. Die
ineinander passenden Vorsprünge und Ausnehmungen bilden also Schienen, in denen die Bremskiesen 9 axial verschieblich gegenüber dem Bremskörper 3 geführt sind.
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Bei Betätigung der Bremse wirkt durch die Andrückkraft P über
die Bremsscheibe 5 die Kraft 13 auf den Bremsbelag im mittleren Abstand b ein. Dem Moment B · b muß ein Moment A » a entgegenwirken.
Aus diesen Überlegungen lassen sich die folgenden' Gleichungen aufstellen:
Ii » (P - A) · yu„
A = B
* /UT
r ' /UB · /UT
1 + /UB · /Ux
1 + /UB · /Ux
a - B · b =» 0
a * B
a * B
* · /UT
a * ■
/T 3 Träger
Daraus ergibt sich also, daß der Abstand a gleich ist dem Quotienten aus einem mittleren Abstand b des Brenisbelagträgers
von der Scheibenoberfläche und dem Reibungskoeffizienten des
Bremsbelagträgers am BreinstrUger. Aus dem mittleren Abstand b
des Bremsbelagträgers von der Bremsscheibenoberfläche und dem Reibungskoeffizienten /UT läßt sich also bei dieser Ausführung
der'Abstand a bestimmen, welchen die Stützfläche 13 der Nase von der axialen Mittelebene 15 der Bremse haben muß. Wird dieser
Abstand eingehalten, dann herrscht Gleichgewicht zwischen den auftretenden Kräften und der Belag verschleißt nicht schräg,
Das Bremskissen 9 stützt sich dann an den Auflagepunkten C,
D und X ab. Durch die Feder 10 wird das Klappern des Bremsbelags verhindert, auch wenn die Bremse beim Fahren nicht
betätigt wird.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Teilbelagscheibenbremse verlaufen die an den Vorsprüngen 17 befindlichen Abstützflächen
schräg zur Mittelebene 15 der Bremse. Am Bremskörper 3 ist
eine Nase 19 angeordnet, die in einen an sie angepaßten Einschnitt 21 eingreift. Die Stützflächen der Nase und des zugehörigen
Einschnitts verlaufen jeweils schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenperipherie hin weisenden Winkelecheitel.
Durch diese Schräganordnung der Stützflächen der Nase wird das Bremskiesen 9 bei Betätigung der Bremse in Richtung auf
die Peripherie der Bremsscheibe 5 zu gedrückt.
Wie sich bei einer Kräfteermittlung mit Hilfe der Culmann'sehen
Geraden nach der Anordnung in Fig. 3 ergeben hat, treten dort folgende Kräfte auf: ko, 620, 1000 und l400 kp.
Bei einer derartigen Anordnung der Nase 19 und der gewählten Neigung der Stützflächen l8 und 20 befinden sich die dargestellten,
auf den Bremsbelag und seine Umgebung wirkenden Kräfte im Gleichgewicht. Ein Kippen des Belages sowie ein
Schrägverschleiß kann nicht mehr eintreten.
Da der Bremsbelag bei Betätigung der Bremse durch die Neigung der Abstützflächen l8 an der Nase 19 zur Peripherie der Bremsscheibe
3 hin gedrückt wird, wird diese Neigung im Ruhezustand
durch die Federn 22 unterstützt. Diese Federn bewirken, daß die Bremsbeläge auch bei Nichtbetätigung der Bremse nicht
klappern.
Bei der in Fig. k dargestellten Bremse sind zwei Nasen 24 vorgesehen,
die jeweils in einen an sie angepaßten Einschnitt eingreifen. Die Stützflächen 26 dieser Nasen sowie die der
zugehörigen Einschnitte sind schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenmitte hin weisenden Winkelscheitel angeordnet.
Durch diese Schrägstellung der Stützflächen 26 wird das Brentskissen
9 bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Mitte
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B . | b + | D1 · |
Dabei ist | ||
D1 | = D | * Λτ |
C | » C | * Λτ |
E1 | =« E | • /UT |
und somit | ||
B · | b + | U . |
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der Bremsscheibe zu gedruckt. Auch hier wurden die auftretenden
Bremskräfte in Höhe vbn 80, 3Ö0, 1000 und 1070 kp sowie ihre Neigungen mit" Hilfe der Culmann'sehen Geraden ermittelt.
Aus dem in Fig. 5 dargestellten Schema ergibt sich dazu die folgende Momentengleichung:
d - C · c - E1 · e » 0
/ Irager-Bolag
/ lrager-Belag
/ lrager-Belag
/ Irager-Belag
,r - C · c · /UT - E · e · /uT ^
Mit dieser Anordnung ist der Schrägausgleich vollständig hergestellt.
Es kann nun kein Kippen des Bremsbelags und auch kein Schrägverschleißen des Belags mehr erfolgen.
Da kein Kippen des Bremsbelags mehr erfolgt, wird auch der Schwimmsattel nicht mehr verkantet, so daß damit die Anpreßkraft
auf beiden Seiten etwa ausgeglichen ist und somit beide Bremsbeläge gleichmäßig abgenutzt werden. Die auch hier vorgesehenen
Federn 27 drücken am Absatz 28 angreifend in gleicher Weise wie die Schrägneigung der Nasen 24 bei Betätigung der
Bremse den Bremsbelag zur Scheibenmitte hin. Auch hier wird dadurch das Klappern des Bremsbelags bei Nichtbetätigung der
Bremse im Fahrzustand vermieden.
Die Bremskissen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich mit den Bremsbelagträgern 7 axial verschieblich
an der aus den VorSprüngen 11 und den zugehörigen Ausnehmungen
12 gebildeten Schiene geführt und durch diese gegen Herausfallen gehalten. Zum Auswechseln der Bremskissen endet
eine der Schienen 11 /12 in einem der Dicke des Bremsbelagträgers entsprechenden Abstand 30 vor der· Brücke 29 des Bremskörpers,
die seine die Peripherie der Bremsscheibe 5 übergreifenden Sattelschenkel 4 miteinander verbindet.
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Ansprüche
1.) Teilbelagscheibenbremse, vorzugsweise mit einem Schwingsattel, deren Bremskissen an der Einlauf- und/oder der
Auslaufseite, insbesondere durch einander spiegelbildlich
gegenüberliegende Vorsprünge abgestützt sind, die in dazu passenden Ausnehmungen wie an einer Schiene gegenüber dem
Bremskörper axial verschleblich geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den an der Einlauf-
und/oder der Auslaufseite vorgesehenen Abstützungen dl/12)
wenigstens eine mit einer Stützfläche (13, 20, 26) versehene Nase (l**, 191 24) angeordnet ist, die mit einer
Gegenstützfläche in einen dazu passenden Einschnitt (l6, 21, 25) eingreift.
2· Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (13, 20, 26) mit Abstand von
der Mittelebene (l5) des Bremsbelags (8) angeordnet ist.
3· Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, deren an den Vorsprüngen befindliche Abstutzflächen senkrecht zur
axialen Mittelebene der Bremse verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Nase (lA) gebildete Stützfläche (I3)i die parallel zur axialen Mittelebene verläuft,
einen Abstand von dieser aufweist, der eine Funktion von der Dicke des Bremsbelags (8) und vom Reibungskoeffizienten (/u„,) darstellt.
km Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der axialen Mittelebene (15)
von der Stützfläche (13) gleich dem Quotienten aus dem mittleren Abstand des Bremsbelagträgers (7) von der zugehörigen Bremsfläche der Bremsscheibe (5) und dem Reibungskoeffizienten ( /Uj.) ist.
-11-
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Claims (1)
- - 11 - Daim 9634/45· Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, deren an den Vorsprüngen befindliche Abstützflächen schräg zur axialen Mittelebene der Bremse verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß am Bremskörper (3) wenigstens eine Nase (19) angeordnet ist, die in einen an sie angepaßten Einschnitt (2l) eingreift, und die Stützflächen (20) der Nase (I9) wie des zugehörigen Einschnitts (21) schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenperipheri'e hin weisenden Winkelscheitel angeordnet sind, der das Dremskissen (9) bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Peripherie der Bremsscheibe (5) zu drückt.6. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, deren an den . Vorsprüngen befindliche Abstützflächen senkrecht oder schräg zur axialen Mittelebene verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß am Bremskörper (3) wenigstens eine Nase (24) angeordnet ist, die in einen an sie angepaßten Einschnitt (25) eingreift, und die Stützflächen (26) der Nase (24) sowie des zugehörigen Einschnitts (25) jeweils schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenmitte hin weisenden Winkelscheitel angeordnet sind, der das Bremskissen (9) bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Mitte der Bremsscheibe (5) zu drückt.7· Teilbelagscheibenbremse nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung und Neigung der Stützflächen (13» 20, 26) aus den jeweils vorkommenden Belastungsfällen unter Zuhilfenahme der Culmann'sehen Geraden ermittelt sind.8. Teilbelagscheibenbremse nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß am Bremsgehätise wenigstens eine Feder (lO, 22, 27)) vorzugsweise eine Blattfeder, angebracht ist.409822/04759· Teilbelagscheibenbremse nach den Ansprüchen 3-5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (10, 22) das Bremskissen zur Peripherie der Bremsscheibe hin drückt.10. Teilbelagscheibenbremse nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (27) das Bremekissen zur Bremsscheibenmitte hin drückt.11. Teilbelagscheibenbremse nach den Ansprüchen 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremskissen (9) lediglich mit den Bremsbelagträgern (7) axial verschieblich an der Bremskörperschiene (11/12) geführt ist, die zum Auswechseln der Bremekissen (9) in einem der Dicke des Bremsbelagträgere (7) entsprechenden Abstand (30) vor der Brücke (29) des Bremskörpers (3) endet, die seine die Peripherie der Bremsscheibe (5) übergreifenden Sattelschenkel (4) miteinander verbindet.409ß??/(K75
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