DE2255678A1

DE2255678A1 - Teilbelagscheibenbremse

Info

Publication number: DE2255678A1
Application number: DE2255678A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Hoffmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1972-11-14
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1974-05-30
Also published as: US3920104A; DE2255678B2; DE2255678C3; GB1408681A; FR2206457B1; FR2206457A1

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft
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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Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Bremse, ebenfalls in

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,

Fig. k einen Schnitt durch eine Schwimmaattelbremse,

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 + /U_B · /U_x

a - B · b =» 0
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 /U_T 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	• /U_T
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

/ Irager-Belag

,_r - C · c · /U_T - E · e · /u_T ^

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.

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Claims

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5· 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.

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9· 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.

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