DE2611078A1 - Fahrzeugbremse - Google Patents

Description

• Fahrzeugbremse
• Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem drehfest mit dem Fahrzeugrad zu verbindenden Bremsrotor und wenigstens einem an eine Bremsfläche des Bremsrotors andrückbaren Bremselement, dessen Gegenbremsfläche an die Bremsfläche des Bremsrotors angepaßt ist.
• Der Bremsrotor derartiger Fahrzeugbremsen ist üblicherweise als Trommel oder Scheibe mit einer glatten oder planen Bremsfläche ausgebildet, an die Bremselemente andrUckbar sind. Die durch Bremsbeläge gebildeten Gegenbremsflächen der Bremselemente sind hierbei der Form der Bremsfläche des Bremsrotors angepaßt.
• Da die Sicherheit von Kraftfahrzeugen insbesondere von der Wirksamkeit der Bremsanlage abhängig ist, ist man bestrebt, die Bremsleistung speziell bei schnellen Fahrzeugen durch vergrößerte Dimensionen der Bremstrommel oder der Scheibe zu verstärken. Diesem Bestreben sind jedoch konstruktive Grenzen gesetzt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine nicht blockierende Fahrzeugbremse anzugeben, deren Bremsleistung, verglichen mit Fahrzeugbremsen gleicher Abmessungen, vergrößert ist.
• Ausgehend von der eingangs näher erläuterten Fahrzeugbremse wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bremsfläche und die Gegenbremsfläche quer zur Richtung ihrer Relativbewegung ein stetig verlaufendes, wellenförmiges Profil aufweisen und zueinander so angeordnet sind, daß jeweils Wellenberge in gegenüberliegende, dem Profil der Wellenberge angepaßte Wellentäler eingreifen, und daß unter einem Winkel ungleich 900 zur Andrückrichtung des Bremselements verlaufende Bereiche der Oberfläche der Bremsfläche bzw. der Gegenbremsfläche krummflächig ausgebildet sind.
• Aufgrund der vergrößerten, in Eingriff stehenden Bremsflächen wird eine höhere Bremsleistung erreicht. Darüber hinaus hat sich jedoch auch gezeigt, daß die beim Bremsen entstehende Reibungswärme rascher abgeführt wird, und daß der Bremsbelagverschleiß gegenüber herkömmlichen Fahrzeugbremsen verringert wird. In Anwendung der Erfindung ist es damit auch möglich, die Abmessung der Trommel bzw. der Scheibe und der Bremsbeläge bei gleicher Bremsleistung zu verkleinern und somit die Herstellungskosten der Fahrzeugbremse zu senken.
• Es wurde versucht, die in Eingriff miteinander stehenden Bremsflächen durch wellenförmige Profile mit dreieck- oder trapezförmigem Querschnittsprofil zu vergrößern. Die dreieckförmigen bzw. trapezförmigen Profile waren durch ebene Flächen gebildet, die entlang von Kanten aneinanderstießen. Diese Versuche führten jedoch nicht zu dem erwünschten Ergebnis, da die Kanten sich den Beanspruchungen im Betrieb nicht gewachsen zeigten und zu schnell abnützten bzw. durch Erwärmung zerstört wurden. Darüber hinaus neigten derartige Bremsen zum Blockieren.
• Gemäß der Erfindung wird jegliche Keilwirkung der in die Wellentäler eingreifenden Wellenberge vermieden, indem sämtliche, nicht vertikal zur Andrückrichtung des Bremselements verlaufenden Flächen krummflächig ausgebildet sind und somit nicht zum Blockieren neigen.
• Da darüber hinaus durch Verwendung stetig verlaufender Profile Kanten vermieden werden, lassen sich erfindungsgemäße Bremsen höher belasten, ohne Belagschäden befürchen zu müssen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Berandung des wellenförmigen Profils aus stetig ineinander übergehenden Kreissegmenten. In dieser Ausführungsform sind die Kuppen der Wellenberge und die Talsohlen der Wellentäler kreisbogenförmig gestaltet. Ein derartiges wellenförmiges Profil zeichnet sich durch seine besonders einfache Herstellbarkeit aus. Vorzugsweise sind die Radien der Kreissegmente in den Wellenbergen gleich denjenigen der Wellentäler. Im Rahmen der Erfindung lassen sich jedoch auch andere stetig verlaufende, wellenförmige Profile verwenden. Insbesondere sinuswellenförmige Profile sind aufgrund ihrer definierten Profilform bevorzugt.
• Die Blockierneigung nimmt ab, je größer der Winkel zur Andrückrichtung ist. Mit Vergrößerung des Winkels verringert sich jedoch andererseits die Bremsfläche, womit auch der Bremsbelagverschleiß zunimmt und die beim Bremsen entstehende Reibungswärme schlechter abgeführt werden kann. Als günstig haben sich in diesem Zusammenhang Winkel kleiner als etwa 500 erwiesen. Ein bevorzugter Wert des Winkels liegt bei etwa 300.
• Die vorliegende Erfindung eignet sich speziell für Anwendung bei Scheibenbremsen, da sich das wellenförmige Profil in die Oberflächen der Scheiben einfacher einarbeiten läßt, als in die Mantelfläche der Trommel einer Trommelbremse. Nichtsdestotrotz kann die Erfindung auch bei Trommelbremsen verwendet werden.
• Bevorzugt wird eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß beide Bremsflächen der Scheibe wellenförmiges Profil aufweisen und den Wellenbergen bzw.
• den Wellentälern der einen Bremsfläche jeweils wiederum ein Wellenberg bzw. wiederum ein Wellental der anderen Bremsfläche axial gegenüberliegt. Dies hat den Vorteil, daß die Fahrzeugbremse symmetrisch zur Scheibenmittelebene ausgebildet werden kann. Auf diese Weise können nicht nur gleichartige Bremselemente zu beiden Seiten der Scheibe verwendet werden, auch deren Dimensionierung für gleiche Bremsleistung vereinfacht sich, da die Bremselemente bei gleicher Größe mit gleich großen Gegenbremsflächen an der Scheibe anliegen.
• Die letztgenannte Ausführungsform kann sich jedoch in manchen Anwendungsfällen als unzureichend erweisen, da die einander gegenüberliegenden Wellentäler die Materialstärke der Scheibe schwächen. Einerseits behindern derart verringerte Materialquerschnitte die Ableitung entstehender Reibungswärme und andererseits können sich derartige Scheiben leichter deformieren.
• Diesen Nachteil vermeidet eine andere bevorzugte Ausführungsform, bei der wiederum beide Bremsflächen der Scheibe wellenförmiges Profil aufweisen und den Wellenbergen der einen Bremsfläche jeweils ein Wellental der anderen Bremsfläche axial gegenüberliegt. Die Wellentäler greifen somit von der anderen Bremsfläche her in die Wellenberge ein. Der Materialquerschnitt der für eine derartige Ausführungsform verwendeten Scheiben kann hierbei im wesentlichen gleichförmig gewählt sein.
• Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigt: Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Scheibenbremse, Fig. 2 die Querschnittsform eines bevorzugten wellenförmigen Profils, und Fig. 3 einen schematischen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Scheibenbremse.
• Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Scheibenbremse, deren rotationssymmetrische Scheibe 1 um eine Drehachse 3 drehbar ist. Die Scheibe 1 ist mit einem nicht dargestellten Rad des Fahrzeugs drehfest verbunden.
• Sie besteht aus Stahl oder Grauguß. An zwei axial gegenüberliegende Bremsflächen 5, 7 der Bremsscheibe 1 ist jeweils ein Bremselement 9 bzw. 11 in axialer Richtung andrückbar. Die Bremselemente 9, 11 weisen nicht näher dargestellte Bremsbeläge auf und liegen mit ihren den Bremsflächen 5, 7 zugewandten Gegenbremsflächen 13, 15 beim Bremsen an den Bremsflächen 5, 7 an.
• Die Bremsflächen 5, 7 bzw. die Gegenbremsflächen 13, 15 weisen senkrecht zur Richtung ihrer Relativbewegung zumindest bereichsweise ein wellenförmiges Querschnittsprofil auf, wobei das Profil der beim Bremsen aneinanderliegenden Bremsflächen 5 bzw. 7 und Gegenbremsflächen 13 bzw. 15 aneinander angepaßt ist. Damit greifen Wellenberge 17 des einen Profils stets in Wellentäler 19 des anderen Profils ein.
• Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des wellenförmigen Profils. Es setzt sich aus stetig ineinander übergehenden Kreissegmenten 20, 22 zusammen. Ebene Flächen, die zum Blockieren der Bremse führen könnten, sind somit nicht vorhanden. Derartige Kreissegmente lassen sich besonders einfach und reproduzierbar herstellen. Die Wendepunkte 21 im Neigungsverlauf des wellenförmigen Profils sind so gestaltet, daß der Neigungswinkel 23 zu der mit 25 bezeichneten Andrückrichtung der Bremselemente etwa 300 beträgt. Der Radius der Kreissegmente liegt je nach Größe der Bremsleistung und der Dimension der Scheibe etwa zwischen 3 und 6 mm.
• In der Ausführungsform nach Fig. 1 weisen die Bremselemente 9, 11 gleiche Form der Gegenbremsflächen,13, 15 auf. Die Scheibe 1 ist bezüglich ihrer achsnormalen Mittelebene symmetrisch ausgebildet, so daß sich jeweils Wellenberge 17 ihrer Bremsflächen 5, 7 axial gegenüberliegen. Entsprechendes gilt für die Wellentäler.
• Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Scheiben bremse, zu deren Erläuterung auf die Beschreibung der Ausführungsform nach Fig. 1 Bezug genommen wird. Gleichwirkende Teile sind zu diesem Zweck mit um die Zahl 100 erhöhten Bezugszahlen bezeichnet.
• Auch diese Scheibenbremse weist eine Scheibe 101 auf, die vom nicht dargestellten Fahrzeugrad um eine Drehachse 103 gedreht wird. Die Scheibe 101 weist Bremsflächen 105, 107 mit in radialer Richtung wellenförmigem Profil auf, an die wiederum Bremselemente 109, 111 mit der Form der Bremsflächen 105, 107 angepaßten Gegenbremsflächen 113, 115 in axialer Richtung andrückbar sind. Die Profilform und der Neigungsverlauf der Bremsflächen 105, 107 bzw. der Gegenbremsflächen 113, 115 sind entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 gewählt.
• Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Bremsflächen 105, 107 der Scheibe 101 jedoch so gestaltet, daß den Wellenbergen 117 der einen Bremsfläche jeweils Wellentäler 119 der anderen Bremsfläche der Scheibe 101 axial gegenüberliegen. Die Wellentäler 119 greifen somit in die Wellenberge 117 der Scheibe 101 ein.
• L e e r s e i t e

Claims (7)

1. Patentansprüche Fahrzeugbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem drehfest mit dem Fahrzeugrad zu verbindenden Bremsrotor und wenigstens einem an eine Bremsfläche des Bremsrotors andrückbaren Bremselement, dessen Gegenbremsfläche an die Bremsfläche des Bremsrotors angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsfläche (5, 7; 105, 107) und die Gegenbremsfläche (13, 15; 113, 115) quer zur Richtung ihrer Relativbewegung ein stetig verlaufendes, wellenförmiges Profil aufweisen und zueinander so angeordnet sind, daß jeweils Wellenberge (17; 117) in gegenüberliegende, dem Profil der Wellenberge (17; 117) angepaßte Wellentäler (19; 119) eingreifen, und daß unter einem Winkel ungleich 900 zur Andrückrichtung des Bremselements (9, 11; 109, 111) verlaufende Bereiche der Oberfläche der Bremsfläche (5, 7; 105, 107) bzw. der Gegenbremsfläche (13, 15; 113, 115) krummflächig ausgebildet sind.
2. 2. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berandung des wellenförmigen Profils durch stetig ineinander übergehende Kreissegmente gebildet ist.
3. 3. Fahrzeugbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der die Wellenberge (17; 117) bildenden Kreissegmente gleich dem Radius der die Wellentäler (19; 119) bildenden Kreissegmente ist.
4. 4. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wellenförmige Profil einen etwa sinuswellenförmigen Verlauf aufweist.
5. 5. Fahrzeugbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wellenförmige Profil der Bremsfläche (5, 7; 105, 107) und der Gegenbremsfläche (13, 15; 113, 115) in Wendepunkten (21) des Übergangs zwischen benachbarten Wellenbergen (17; 117) und Wellentälern (19; 119) mit einemWinkel (23) größer als 00 und kleiner als etwa 500, vorzugsweise etwa 300, zur Andrückrichtung (25) des Bremselements (9, 11; 109, 111) verläuft.
6. 6. Fahrzeugbremse mit zwei auf axial gegenüberliegende Bremsflächen einer Scheibe andrückbaren Bremselementen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bremsflächen (5, 7) der Scheibe (1) wellenförmiges Profil aufweisen, und daß den Wellenbergen (17) bzw. den Wellentälern (19) der einen Bremsfläche (5) jeweils wiederum ein Wellenberg (17) bzw. wiederum ein Wellental (19) der anderen Bremsfläche (7) axial gegenüberliegt.
7. 7. Fahrzeugbremse mit zwei auf axial gegenüberliegende Bremsflächen einer Scheibe andrückbaren Bremselementen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bremsflächen (105, 107) der Scheibe (101) wellenförmiges Profil aufweisen, und daß den Wellenbergen (117) der einen Bremsfläche (105) jeweils ein Wellental (119) der anderen Bremsfläche (107) axial gegenüberliegt.