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Titel: Schwimmsattel-Scheibenbremse
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Schwimmsattel-Scheibenbremse BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich
auf Schwimmsattel-Scheibenbremsen.
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Bei einer Schwimmsattel-Scheibenbremse ist ein eine indirekt betätigbare
Bremsbacke tragender Sattel vorhanden, der die drehbare Bremsscheibe übergreift
und auf einem ortsfesten, eine direkt betätigbare Bremsbacke tragenden, das Bremsmoment
aufnehmenden Bauteil bzw. einem Bremsträger gleitend geführt ist, so daß bei der
Betätigung der direkt betätigbaren Bremsbacke auf der einen Seite der Bremsscheibe
mit Hilfe einer Betätigungsvorrichtung der Sattel durch die hierbei auftretenden
Reaktionskräfte in einer solchen Richtung bewegt wird, daß die indirekt betätigbare
Bremsbacke an die andere Seite der Bremsscheibe angepreßt wird. Bei solchen Bremsen
ist es üblich, zum Herstellen einer Gleitverbindung zwischen dem Sattel und dem
Bremsträger Führungen zu verwenden, die axiale Bewegungen des Sattels ermöglichen,
jedoch Bewegungen in allen sonstigen Richtungen verhindern, und zu denen zwei oder
mehr Anordnungen mit je einem Bolzen und einem Loch gehören, wobei die Bolzen durch
den Sattel unterstützt werden und in Öffnungen des Bremsträgers gleitend
geführt
sind; alternativ können die Bolzen in den Bremsträger eingebaut und in Öffnungen
des Sattels gleitend geführt sein.
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Bei manchen dieser bekannten Konstruktionen hat jeder Bolzen eine
runde Querschnittsform, und er ist so angeordnet, daß er einen Teil der auf die
indirekt betätigbare Bremsbacke wirkenden Bremskräfte von dem Sattel auf den ortsfesten
Bremsträger überträgt. Bei anderen bekannten Konstruktionen nimmt nur ein Bolzen
die Bremskräfte auf, während der bzw.
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jeder zusätzliche Bolzen nur dazu dient, eine Drehung des Sattels
um den die Bremskraft aufnehmenden Bolzen während der Betätigung der Bremse zu verhindern;
in manchen Fällen tragen der bzw. die zusätzlichen Bolzen auch dazu bei, die Bremsbacken
in ihrer Lage zu halten. Bei einer weiteren bekannten Konstruktion können die Bolzen
lediglich dazu dienen, den Sattel zu führen, während die auf die Bremsbacken wirkenden
Bremskräfte nicht von den Bolzen, sondern von anderen Einrichtungen aufgenommen
werden.
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Bei allen diesen bekannten Bremsenkonstruktionen ergibt sich ein erhebliches
Problem aus der Forderung, daß die Abstände zwischen den Öffnungen bzw. den Bolzen
des Sattels genau mit den Abständen zwischen den Bolzen bzw. den Öffnungen des Bremsträgers
übereinstimmen müssen und eine genaue Fluchtung gewährleistet sein muß. Wird diese
Bedingung nicht erfüllt, kann sich der Sattel verklemmen, wenn er veranlaßt wird,
sich gegenüber dem Bremsträger zu verschieben.
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Ein Verklemmen der Bolzen gegenüber den Öffnungen, in denen sie verschiebbar
sind, wird außerdem dadurch hervorgerufen, daß die Bolzen und die Öffnungen verschiedenen
Bauteilen zugeordnet sind, die beim Gebrauch der Bremse einer unterschiedlichen
Verformung oder Durchbiegung ausgesetzt sind, so daß sich die Abstände zwischen
den Bolzen bzw. den Öffnungen
bei unterschiedlicher Belastung
verändern. Dieses Problem tritt insbesondere bei Anordnungen auf, bei denen zwei
mit Offnungen zusammenarbeitende Bolzen vorhanden sind.
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Ein Verfahren zum Vermeiden der Schwierigkeiten, die sich aus der
Notwendigkeit ergeben, bezüglich der Lage der Bolzen und der Öffnungen enge Toleranzen
einzuhalten, besteht darin, daß man den Querschnitt der Öffnungen größer macht als
den Querschnitt der Bolzen, und daß man die Bolzen mit Hilfe von Federn gegenüber
den Öffnungen in Richtung auf eine vorbestimmte Lage vorspannt. Bei einer solchen
Anordnung ergibt sich jedoch eine neue Schwierigkeit daraus, daß dann, wenn die
Vorspannfedern beschädigt oder falsch eingebaut werden, die dabei entstehenden großen
Spielräume zu sehr hohen Stoßbeanspruchungen der Führungen führen können. Außerdem
kann die Reibung an den Punkten, an denen durch die Feder hervorgerufene Reaktionskräfte
zur Wirkung kommen, die ungehinderte Gleitbewegung der Bolzen gegenüber den Öffnungen
beeinträchtigen, denn die Feder muß eine ausreichende Stärke erhalten, um Vibrationskräften
standhalten zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die es ermöglicht, den Bremssattel gegenüber dem Bremsträger derart gleitend zu
führen, daß die sich bei den bekannten Konstruktionen ergebenden Schwierigkeiten
vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe eine gleitende Relativbewegung
zwischen dem Sattel und dem plattenförmigen Bremsträger durch ein Bauteil ermöglicht,
das von dem Bremsträger oder dem Sattel getragen wird und gleitend mit einer Bohrung
des Sattels bzw. des Bremsträgers zusammenarbeitet, wobei dieses Bauteil und die
Bohrung bzw. Öffnung zueinander passende unrunde Querschnitte haben.
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Das genannte Bauteil ist zweckmäßig als Bolzen ausgebildet, der durch
den Bremsträger oder den Sattel unterstützt wird und in Eingriff mit einer dazu
passenden Öffnung des Sattels bzw. des Bremsträgers steht, wobei der Bolzen gleichzeitig
dazu dient, den Sattel gegenüber dem Bremsträger verschiebbar zu führen.
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Somit wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine gleitende
Relativbewegung zwischen dem Sattel und dem Bremsträger durch eine einzige Zapfen-Öffnungs-Kombination
ermöglicht, wobei der Zapfen und die Öffnung, in welcher der Zapfen gleitend geführt
ist, zueinander passende unrunde Querschnitte aufweisen. Der Zapfen kann in den
Bremsträger eingebaut sein und in eine Öffnung des Sattels eingreifen, oder der
Zapfen kann in den Sattel eingebaut sein und in Eingriff mit einer Öffnung des Bremsträgers
stehen.
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Ein wichtiger Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß es bei ihr
im Gegensatz zu allen bekannten Konstruktionen nicht erforderlich ist, irgendein
zusätzliches Bauteil zu verwenden, um eine Drehung des Sattels um den Bolzen zu
verhindern, denn eine solche Drehung wird gemäß der Erfindung durch die unrunde
Querschnittsform des Bolzens und der zugehörigen Öffnung unmöglich gemacht. Somit
ist es nur bei zwei Bauelementen erforderlich, enge Toleranzen einzuhalten. AuBerdem
handelt es sich lediglich um Form- oder Profiltoleranzen, die sich natürlich erheblich
leichter einhalten lassen als Lage toleranzen.
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Der Bolzen und die Öffnung sind vorzugsweise mit einer oder mehreren
flexiblen Manschetten aus Gummi versehen, um eine Verschmutzung der Gleitflächen
zu verhindern.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin,
daß sich ein einzelner Bolzen natürlich in dem
für den Einbau verfügbaren
Raum leichter unterbringen läßt als zwei oder mehr Bolzen, und daß eine geringere
Gefahr des Anstoßens an anderen Bauteilen besteht, z.B. Kugelgelenken der Radaufhängung,
Lenkarmen oder Stoßdämpfern, wenn Teile der Bremse gegenüber dem Fahrzeug im maximal
möglichen Ausmaß bewegt werden.
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Die unrunde Öffnung kann zweckmäßig durch Einsatanzen, Lochen oder
Schwimmräumen hergestellt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Konstruktion mit nur einem Bolzen von unrundem
Querschnitt werden viele der bei den bekannten Anordnungen auftretenden Probleme
vermieden. Beispielsweise ist es nicht mehr erforderlich, genaue Abstände zwischen
mehreren Bolzen und Öffnungen einzuhalten, wie es sich bei Anordnungen mit mehreren
Bolzen und Öffnungen nicht vermeiden läßt. Auch können sich keine Schwierigkeiten
mehr daraus ergeben, daß sich die genannten Abstände während des Betriebs infolge
einer Durchbiegung oder Verformung des Sattels bzw.
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des Bremsträgers verändern.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse; Fig. 2 die Vorderansicht des Bremsträgers
der Scheibenbremse nach Fig. 1; Fig. 3 einen Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform
einer Scheibenbremse nach der Erfindung; Fig. 4 die Vorderansicht der Scheibenbremse
nach Fig. 3;
Fig. 5 einen Axialschnitt einer dritten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse; Fig. 6 den Schnitt B-B in Fig. 8, wo eine
vierte Ausführungsform einer Scheibenbremse nach der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 6a einen Schnitt einer abgeänderten Anordnung zum Unterstützen einer direkt
betätigbaren Bremsbacke; Fig. 7 die teilweise als waagerechter Schnitt gezeichnete
Draufsicht der Scheibenbremse nach Fig. 6; Fig. 7a einen Teilschnitt längs der Linie
D in Fig. 7; Fig. 8 den Schnitt A-A in Fig. 7; Fig. 9 ein Verfahren zum Herstellen
einer Öffnung von unrunder Querschnittsform; und Fig. 10 eine Stirnansicht eines
Bolzens zur Verwendung in Verbindung mit einer Öffnung nach Fig. 9.
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Zu der Scheibenbremse nach Fig. 1 und 2 gehört ein allgemein U-förmiger
Bremssattel 10, der eine in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutete Bremsscheibe
12 übergreift und einen gegenüber der Bremsscheibe radial nach außen versetzten
Brückenabschnitt 14 sowie zwei sich allgemein radial nach innen erstreckende, zu
beiden Seiten der Bremsscheibe angeordnete Schenkel 16 und 18 aufweist. Der Sattel
10 ist auf einem Bremsträger gleitend geführt, der die Form einer Platte 20 hat,
welche sich mit dem Fahrgestell eines Fahrzeugs auf nicht dargestellte Weise, z.B.
mittels mehrerer Kopfschrauben, starr verbinden läßt.
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Der auf der Innenseite der Bremsscheibe 12 angeordnete Schenkel 18
des Sattels 10 ist mit einer zylindrischen Kolbenkammer 22 versehen, in der ein
Kolben 24 gleitend geführt ist; die Kolbenkammer 22 ist an ihrer Basis mit einem
Kanal 26 zum Verbinden der Kolbenkammer mit einer Quelle für ein hydraulisches Druckmittel
versehen. Die Vorderseite des Kolbens 24 arbeitet mit einer direkt betätigbaren
ersten Bremsbacke 28 zusammen, die in einer Öffnung 29 des Bremsträgers 20 so geführt
ist, daß sie sich parallel zur Achse des Kolbens 24 und quer zu der Bremsscheibe
12 bewegen kann.
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Mit dem äußeren Schenkel 16 des Sattels ist eine indirekt betätigbare
zweite Bremsbacke 30 durch eine Kopfschraube 31 starr verbunden, so daß sich die
Bremsbacke 30 quer zu der Bremsscheibe 12 bewegt, wenn sich der Sattel 10 gegenüber
dem Bremsträger 20 verschiebt.
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Um den Sattel 10 und den Bremsträger 20 relativ zueinander gleitend
zu führen, ist ein einziger Bolzen 32 vorhanden, der einen Abschnitt 32a von unrundem
Querschnitt aufweist, wobei dieser Querschnitt im vorliegenden Fall allgemein rechteckig
ist ; der Bolzen 32 ist in einer entsprechenden rechteckigen Öffnung 34 des Bremsträgers
20 gleitend geführt. Die Öffnung 34 läßt sich leicht mit Hilfe eines Stanz- oder
Preßvorgangs herstellen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ist die axiale
Abmessung der Öffnung 34 dadurch vergrößert, daß zusätzliche vorgestanzte Platten
36 und 38 vorhanden sind, die mit den beiden Flachseiten des Bremsträgers 20 z.B.
durch Punktschweißen verbunden sind. Die Öffnungen der Platten 36 und 38 sowie des
Bremsträgers 20 können während des Verschweissens durch einen Dorn in Fluchtung
miteinander gehalten werden.
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Um ein Verschwenken des Bolzens 32 gegenüber dem Bremsträger 20 zu
verhindern, ist der Bolzen gemäß Fig. 1 dadurch zusätzlich abgestützt, daß seine
beiden Enden in Eingriff mit dem
Sattel 10 stehen. Der Bolzen 32
ragt durch eine erste Öffnung 40 im Schenkel 18 des Sattels, die gleichachsigen
Öffnungen der Platten 36 und 38 sowie des Bremsträgers 20 und durch eine weitere
Öffnung 42 des äußeren Sattelschenkels 16. Das eine Ende des Bolzens 32 weist einen
Kopf 44 auf, während das andere Ende mit Gewinde versehen ist und eine Befestigungsmutter
46 trägt. Alternativ könnte der Bolzen durch ein Buchsenteil gebildet sein, durch
das sich eine Schraube erstreckt, bzw. in das eine Schraube eingeschraubt ist, wobei
diese Anordnung an den Sattelschenkeln 16 und 18 befestigt ist.
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Der Bolzen 32 kann dort, wo er mit den Sattelschenkeln 16 und 18 zusammenarbeitet,
einen runden Querschnitt haben.
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Wenn dies der Fall ist, muß der Bolzen mindestens gegenüber einem
der Sattelschenkel 16 und 18 sehr stark angezogen werden, um jede Drehbewegung des
Bolzens unmöglich zu machen.
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Alternativ kann man eine oder beide Öffnungen der Sattelschenkel 16
und 18 ebenfalls unrund ausbilden, wobei der Querschnitt dieser Öffnungen nicht
unbedingt dem Querschnitt des gleitend geführten Bolzenabschnitts 32a zu entsprechen
braucht.
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Um dem Bolzenabschnitt 32a einen unrunden Querschnitt zu geben, kann
man verschiedene Verfahren anwenden. Beispielsweise kann man den Bolzen aus extrudiertem
Stangenmaterial herstellen, das praktisch jede gewünschte Querschnittsform erhalten
kann; alternativ kann man Stangenmaterial von rundem Querschnitt durch Fräsen, Schleifen
oder Nockendrehen mit einem unrunden Querschnitt versehen. Gemäß Fig. 2 weist der
unrunde Querschnitt des Bolzens und der Öffnung keine scharfen äußeren bzw. inneren
Ecken auf, um das Entstehen von Spannungskonzentrationen zu verhindern. Bei der
Anordnung nach Fig. 1 und 2 ist eine vierlappige Querschnittsform gewählt.
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Als weitere mögliche Querschnittsformen kommen abgerundete
dreieckige
oder rechteckige Querschnittsformen mit halbkreisförmig abgerundeten Enden in Frage.
Ferner könnte man einen Abschnitt mit Keilbahnen oder einen mit einer Keilnut zusammenarbeitenden
Abschnitt nach Art einer Paßfeder vorsehen.
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Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, die im wesentlichen derjenigen
nach Fig. 1 und 2 ähnelt, bei der jedoch die Länge der einen unrunden Querschnitt
aufweisenden Führungsöffnung 48 des Bremsträgers 50 dadurch bestimmt ist, daß die
Bremsträgerplatte während des Ausstanzens örtlich mit einer tellerförmigen Eindrückung
versehen wurde. Entsprechend der Anordnung nach Fig. 1 und 2 ist zur Vergrößerung
der Materialdicke ein Bauteil 52 mit einer ähnlichen Eindrückung durch Punktschweißen
mit der Platte 50 verbunden, um die Länge der Öffnung des Bremsträgers zu vergrößern.
Wird eine höhere Genauigkeit gewünscht, kann man die Öffnung vorbohren oder vorstanzen,
und dann ein schwimmendes Räumwerkzeug in die Öffnung einführen und es durch sie
hindurchziehen, so daß eine sehr genau geformte Öffnung entsteht.
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Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, die grundsätzlich derjenigen
nach Fig. 1 und 2 ähnelt, bei der jedoch die Länge der Öffnung 54 des plattenförmigen
Bremsträgers 56 dadurch vergrößert ist, daß der mit der Öffnung versehene Teil des
Bremsträgers eine größere Dicke hat als die übrigen Teile des Bremsträgers.
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Fig. 6 bis 8 zeigen ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung bei
einer Scheibenbremsenbaugruppe, bei welcher der Bolzen 108 durch einen plattenförmigen
Bremsträger 60 unterstützt wird und in einer unrunden Öffnung 62 eines Sattels 84
gleitend geführt ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein allgemein U-förmiges Sattelteil
84 vorhanden, das die nicht dargestellte Bremsscheibe übergreift und einen gegenüber
der Bremsscheibe radial nach außen versetzten BrUckenabschnitt 86 sowie zwei
zu
beiden Seiten der Bremsscheibe angeordnete, sich allgemein radial nach innen erstreckende
Schenkel 88 und 90 aufweist.
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Das Sattelteil 84 ist gegenüber dem Bremsträger 60 gleitend geführt,
der die Form einer Platte hat und mit dem Fahrgestell eines Fahrzeugs auf nicht
dargestellte Weise, z.B.
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mittels mehrerer Kopfschrauben, starr verspannt werden kann.
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Der auf der Innenseite der Bremsscheibe angeordnete Schenkel 88 des
Sattels 84 ist mit einer zylindrischen Kolbenkammer 92 versehen, in der ein becherförmiger
Kolben 94 gleitend geführt ist; an ihrer Basis weist die Kolbenkammer 92 einen Anschluß
96 zum Verbinden der Kolbenkammer mit einer Quelle für ein hydraulisches Druckmittel
auf. Die ringförmige Stirnfläche 98 des Kolbens 94 arbeitet mit einer ringförmigen
Platte 100 zusammen, die starr mit einer direkt zu betätigenden Bremsbacke 102 verbunden
ist, welche so geführt ist, daß sie sich parallel zur Achse des Kolbens 94 und quer
zu der Bremsscheibe bewegen kann. Mit dem äußeren Schenkel 90 des Sattels 84 ist
eine indirekt zu betätigende zweite Bremsbacke 106 starr verbunden, so daß sich
diese Bremsbacke quer zu der Bremsscheibe bewegt, wenn der Sattel gegenüber dem
Bremsträger 60 verschoben wird.
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Eine relative Verschiebung zwischen dem Sattel 84 und dem Bremsträger
60 wird durch einen einzigen Bolzen 108 ermöglicht, der in den Bremsträger eingebaut
ist und einen Hauptabschnitt 108a von unrundem Querschnitt aufweist; im vorliegenden
Fall hat der Bolzen eine allgemein rechteckige Querschnittsform; er ist in einer
dazu passenden rechteckigen Öffnung 62 des Sattels 84 gleitend geführt. Mit dem
Bremsträger 60 ist der Bolzen 108 durch eine Schraube 110 starr verbunden, die durch
eine Bohrung 112 eines Schenkels 60a des Bremsträgers ragt und von einer nicht dargestellten
axialen Bohrung des Bolzens aufgenommen wird. Die aus den Enden der Öffnung 62 des
Sattels herausragenden Enden des Bolzens sind gemäß Fig. 7
gegen
das Eindringen von Schmutz durch flexible Manschetten 64 und 66 geschützt. Dort,
wo die Manschetten befestigt sind, hat der Bolzen vorzugsweise einen runden Querschnitt,
um das Anbringen der Manschetten zu erleichtern. Bei dieser Ausführungsform wird
die unrunde Öffnung 62 des Sattels vorzugsweise auf einer Räummaschine mit einem
schwimmenden Räumwerkzeug hergestellt.
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Fig. 6a zeigt eine andere Ausführungsform einer direkt betätigbaren
Bremsbacke 118, bei der anstelle der ringförmigen Platte 100 nach Fig. 6 ein allgemein
zylindrisches Bauteil 114 verwendet wird, das an seinem mit der Rückseite der Bremsbacke
zusammenarbeitenden Ende einen Flansch 116 aufweist.
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Wie zuvor arbeitet die ringförmige Stirnfläche 98 des becherförmigen
Kolbens 94 mit der anderen Seite des Flansches zusammen.
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Ferner könnte man unrunde Öffnungen mit Hilfe des Funkenerosionsverfahrens
erzeugen und einen Satz von mehreren zu einem Stapel vereinigten dünnen Platten
mit einer Öffnung der gewünschten Länge versehen. Diese Platten könnten als runde
Scheiben ausgebildet werden, die aneinander befestigt werden, um dann als Unterbaugruppe
in eine runde Bohrung des betreffenden Führungsteils eingebaut und mit Hilfe einer
geeigneten Vorrichtung festgelegt zu werden.
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Fig. 9 veranschaulicht ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer
unrunden Öffnung, bei dem zwei runde Löcher 70 und 72 so nahe beieinander in eine
Platte oder einen Klotz 74 gebohrt werden, daß sie sich überlappen. Hierbei ergibt
sich jedoch eine Begrenzung bezüglich der Tiefe der Bohrungen, die sich nach diesem
Verfahren genau herstellen lassen, denn die Starrheit des Werkzeugs wird durch den
Bohrer bestimmt, der normalerweise dazu neigt, in Richtung auf die offene Seite
der Bohrung aus zuwandern. Gemäß Fig. 10 kann man einen Bolzen 76
mit
einer entsprechenden Querschnittsform aus extrudiertem Stangenmaterial herstellen,
wobei man in Fig. 10 vergrößert dargestellte örtliche Vertiefungen 78 und 80 vorsieht,
um eine Behinderung durch Grate 82 zu vermeiden, die gemäß Fig. 9 an den sich überlappenden
Bohrungen vorhanden sein können.
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Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ermöglicht es
die Verwendung eines einzigen Bolzens von unrunder Querschnittsform in Verbindung
mit einer dazu passenden unrunden Öffnung dem Bremssattel und dem Bremsträger, zur
Betätigung der Bremse axiale Relativbewegungen auszuführen, wobei jedoch gleichzeitig
der Sattel daran gehindert wird, sich um die Achse des Bolzens zu drehen, so daß
keine Drehbewegung des Sattels gegenüber dem Bremsträger möglich ist. Bei den erfindungsgemäßen
Konstruktionen ergeben sich somit keinerlei Schwierigkeiten aus der Notwendigkeit,
paarweise angeordnete Kombinationen von Bolzen und Aufnahmeöffnungen einander anzupassen,
so daß eine relative Durchbiegung oder Auslenkung des Bremsträgers und des Bremssattels
bei der Betätigung der Bremse im wesentlichen keinen Einfluß auf die Gleitverbindung
zwischen dem Bremsträger und dem Sattel hat.