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Bezeichnung: Reibbacke für eine Bremse,
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insbesondere eine Fahrzeugbremse Beschreibung: Die Erfindung betrifft
eine Reibbacke für eine Bremse, inabbsondere eine Fahrzeugbremse, die einen Trägerkörper
aufweist, auf dem ein Reibbelag befestigt ist.
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Bei Fahrzeugbremsen, insbesondere Kraftfahrzeugbremsen, tritt bei
langanhaltendem oder häufigem Bremsen in einem kurzen Zeitraum ein sogenannter Bremsschwund
auf.
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Durch die Erhitzung der Bremsen verändern sich vorübergehend die Reibeigenschaften
des Bremsbelages, so daß die Bremswirkung erheblich vermindert wird. Diese Verminderung
kann auch durch erhöhten Pedaldruck praktisch nicht mehr ausgeglichen werden. Versucht
man nun, durch eine entsprechende Zusammensetzung des Reibbelages auch für hohe
Temperaturen ausreichende Reibeigenschaften zu erzielen, was mit harten" Reibbelängen
erreicht wird, 80 nimmt man damit in Kauf, daß in kaltem Zustand wegen der Härte
des Reibbelages die Bremsscheiben einem
erheblichen Verschleiß unterliegen,
der sich erst mit zunehmender Erwärmung im Betrieb vermindert.
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Daher werden derartige Bremsbeläge bevorzugt bei Hochleistungsbremsen,
beispielsweise bei Bremsen für Renn- und Sportwagen, eingesetzt. Verwendet man dagegen
sogenannte "weiche"Bremsbeläge, so ist im Normalbetrieb das Verschleißverhalten
in bezug auf die Bremsscheiben günstiger. Dem steht Jedoch eine verminderte Standzeit
der Reibbeläge gegenüber, so daß derartige Reibblöcke häufiger gewechselt werden
müssen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Reibbacke zu schaffen,
die Bremsen mit besseren Bremsleistungen und geringerem Bremsschwund bei Langzeitbelastungen
ergibt und die u. a. die Verwendung von harten Bremsbelägen auch für den Normalbetrieb
gestattet, ohne daß die damit verbundenen Nachteile in Kauf genommen werden müssen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen
dem Reibbelag und dem Trägerkörper eine Zwischenlage angeordnet ist, die aus einem
Material mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als Stahl besteht. Durch diese Maßnahme
ist gewährleistet, daß bereits kurz nach Einleiten des Bremsvorganges sich der Reibbelag
schon bei geringer Bremskraft auf die erforderliche
Betriebstemperatur
erwärmt hat und damit auch den Bedingungen für den Normalbetrieb genügt. Andererseits
genügt der Wärmeabfluß über die Zwischenlage und den Trägerkörper bei einer starken
Erhitzung infolge langer Bremszeit, ohne daß ein entsprechender Bremsschwund eintritt,
da die günstigen Bremsschwundeigenschaften eines harten Bremsbelages voll ausgenutzt
werden können.
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Grundsätzlich kann als Zwischenlage Jedes Material mit entsprechenden
Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit und der Festigkeit eingesetzt
werden.
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So können beispielsweise neben aus Kostengründen dünnen Zwischenlagen
aus Metall oder Metallverbindungen mit schlechten Wärmeleiteigenschaften und schlechten
Biegeeigenschaften, die Jedoch durch die Festigkeit des Materials des Trägerkörpers
kompensiert werden, auch entsprechend KunStstoffe od..dgl. eingesetzt werden.
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Da es sich bei derartigen Reibbacken um ein VerschleiB-teil handelt,
das kostengünstig und in großen Mengen herstellbar sein muß, ist die erfindungsgemäße
Form besonders vorteilhaft, da durch die Kombination der herkömmlichen Materialien
für den Bremsbelag und den Trägerkörper - üblicherweise Stahl - Werkstoffe verwendet
werden können, die ausschließlich unter dem Gesichtspunkt der geringen Wärmeleitfähigkeit
ausgesucht
werden, so daß auf ihre Festigkeitseigenschaft, insbesondere
ihre Biegefestigkeit, weniger Rücksicht genommen-zu werden braucht.
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Die Anordnung der Zwischenlage kann erfindungsgemäß in der Weise vorgenommen
werden, daß diese als getrennte Zwischenlage mit dem Trägerkörper einerseits und
dem Reibbelag andererseits, beispielsweise durch Verkleben, verbunden wird. Die
Anordnung kann erfindungsgemäß Jedoch auch so vorgesehen werden, daß eine entsprechend
wärmedämmend ausgelegte Zwischenlage entweder bei der Herstellung des Reibbelages
in diesen auf der am Trägerkörper zur Anlage kommenden Seite eingearbeitet wird
oder aber in den Trägerkörper eingearbeitet ist.
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Die erfindungsgemäße Bauform einer Reibbacke kann sowohl für Trommelbremsen
als auch für Scheibenbremsen, d. h.
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also für Reibbacken mit gekrümmtem Trägerkörper und auch für Reibbacken
mit ebenem Trägerkörper eingesetzt werden.
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Entscheidend ist hierbei lediglich, daß das als "wärmedämmende" Zwischenlage
verwendete Material sich entsprechend der Form des Trägerkörpers formen läßt.
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Insbesondere für Scheibenbremsen ist es in einer vorteilhaften Ausgestaltung
vorgesehen, wenn die Zwischenlage aus Hartkeramik besteht. Bevorzugt wird hierbei
eine
Hartkeramik entsprechend DIN 40 685 oder DIN 40 685 221 verwendet, also eine überwiegend
Magnesiumsilikat enthaltende, dichte Hartkeramik, wie sie beispielsweise unter der
Bezeichnung Steatit" oder "Sondersteatitw hergestellt wird. Derartige Trägerkörper
sind preisgünstig und in großen Mengen herstellbar, besitzen die erforderlichen
Wärmeleit-und Festigkeitseigenschaften, so daß mit derart ausgerösteten Reibblöcken
gute Betriebsergebnisse erzielt werden. Da aus herstellungstechnischen und festigkeitsmäßigen
Gründen eine Zwischenlage aus Hartkeramik entsprechend dick ausgebildet sein muß,
genügt es, wenn für den Trägerkörper selbst eine entsprechende Montierung aus Stahlblech
vorgenommen wird, die die entsprechenden Bohrungen etc. zur Aufnahme der Haltemittel
aufweist. Darüber hinaus wird durch diesen Trägerkörper die Einleitung von Druckspitzen
in die Zwischenlage aus Hartkeramik sowohl im Bereich der Anlage der Bremszylinder
als auch im Kantenbereich an den Anlagepunkten der Reibbacke am Sattel der Scheibenbremse
vermieden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen,
daß der Trägerkörper wenigstens einen Dehnungsschlitz aufweist. Hierdurch wird insbesondere
bei Scheibenbremsen mit relativ dicken Träger-
körpern ein Verziehen
der Bremsbacke aufgrund von Wärmedehnungen kompensiert, da der Dehnungsschlitz bei
Belastung der Bremsbacke durch den Druckkolben eine glatte, vollflächige Anlage
des Reibmaterials an der Bremsfläche gestattet.
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Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 Eine Reibbacke für eine Scheibenbremse in einer
sogdnannten Sprengdarstellung, Fig. 7a: eine Seitenansicht des oberen Teils in größerem
Maßstab, Fig. 2 u. 3: Schnitte durch Reibbacken anderer Ausführungsformen, Fig.
4, 5, 6: weitere Ausfühngsformen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Reibbacke ist folgendermaßen aufgebaut:
Auf einer Zwischenlage 1 aus einem Material mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als
Stahl, die bei diesem Ausführgsbeispiel aus Hartporzellan oder Hartkeramik besteht,
ist auf der einen Seite ein
Reibbelag 2 üblicher Zusammensetzung
aufgeklebt. Auf' der anderen Seite ist die Zwischenlage 1 mit einem Trägerkörper
3 aus Stahlblech versehen, die ebenfalls durch Klebung mit der Zwischenlage 1 verbunden
ist.
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Die Zwischenlage 1 weist Ausnehmungen 4 in Form von durchgehenden
Bohrungen auf, in die Vorsprünge 5 des Trägerkörpers 3 hineinragen. Der Trägerkörper
3 weist darüber hinaus Abkantungen 6 auf, die einen Teil der in Umfangsrichtung
der Bremsscheibe weisenden Schmalseiten 7 der Zwischenlage aus Porzellan umfassen.
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Zweckmäßigerweise sind an den Anlagestellen der Abkantungen 6 an den
Schmalseiten 7 entsprechende Absätze 8 angeordnet, deren Tiefe geringer ist als
die Dicke der Abkantungen 6. Der Trägerkörper 3 besteht bei der dargestellten Ausführungsform
aus zwei Stahlblechteilen 3', 3'' mit einer Stärke von beispielsweise 1 bis 2 mm.
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Dieser Trägerkörper 3 sowie seine Abkantungen 6 ergeben einen Schutz
der aus Hartporzellan oder Hartkeramik gefertigten Zwischenlage 1 gegen punktfömige
Belastungen durch die Bremszylinder bzw. durch die Anlageflächen am Bremssattel,
auf denen sich die Bremsbacke über die Abkantungen 6 abstößt. Der Trägerkörper 3
kann hierbei, wie im Beispiel dargestellt, aus anwendungstechnischen Gründen zweiteilig
oder aber auch aus einem Stück hergestellt sein. Eine Jeweils über die Kontur von
Bremsbelag
und Zwischenlage hinausragende Lasche 9 an den Stahl
blechteilen 3' bzw. 31" ist von einem Verbindungsstreifen 13 umfaßt, der gleichzeitig
beide Teile fest miteinander verbindet. Ein abgekanteter Steg 14 dient gleichzeitig
als Anlage für die Zwischenlage 1. Diese Anordnung ist in Fig. Ia als Detail in
größerem Maßstab in einer Seitenansicht dargestellt. Die Lasche 9 und der Verbindungsstreifen
13 sind mit Bohrungen 10 versehen, die die Befestigung der Bremsbacke am Bremssattel
ermöglichen, wobei in üblicher Weise durch die Bohrungen 10 entsprechende Sicherungsstifte
hindurchgesteckt werden.
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Während Trägerkörper aus relativ dünnem Stahlblech noch einstückig
gefertigt sein können, ist die in Fig. 1 gezeigte Ausführung bei größeren Materialstärken
vorteilhaft, da durch die zweiteilige Ausführung Verwerfungen bei Erhitzung, die
zu einem ungleichmäßigen Abtrag auf der Reibfläche führen, vermieden werden.
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In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform im Schnitt dargestellt.
Diese Ausführungsform kann sowohl für Bremsbacken von Trommelbremsen als auch für
Bremsbacken von Scheibenbremsen verwendet werden. Die Schnittdarstellung ist daher
rein schematisch, ohne daß die unterschiedlichen, grundsätzlich bekannten Formen
der
Bremsbacken für Trommelbremsen bzw. Scheibenbremsen bei der
Darstellung berücksichtigt sind, da diese Jedem Fachmann geläufig sind.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist auf einem Trägerkörper 11
aus Metall eine dünne Zwischenlage 12 aus einem Material mit geringerer Wärmeleitfähigkeit
als das Metall des Trägerkörpers 11 angeordnet. Die Dicke der Zwischenlage 12 richtet
sich im wesentlichen nach den Wärmeleiteigenschaften des verwendeten Materials.
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Auf der Zwischenlage 12 ist dann der Bremsbelag 2 befestigt. Die Verbindung
zwischen dem Trägerkörper und der Zwischenlage bzw. der Zwischenlage und dem Reibbelag
erfolgt in üblicher Weise durch Verkleben. Die Zwischenlage kann hierbei beispielsweise
durch einen Kunststoff mitgebildet werden, wobei der Kunststoff hin sichtlich seiner
Festigkeit und insbesondere seiner Hitzebeständigkeit ausgewählt werden muß. Sofern
der verwendete Kleber bereits die gestellten Anforderungen unter Berücksichtigung
der füP die Klebung notwendigen Schichtdicke erfüllt, kann anstelle einer gesonderten
Zwischenlage 12 auch die Kleberschicht die Aufgabe der "wärmedämmenden" Zwischenlage
erfüllen.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 3, die ebenso wie die Ausführungsform
gemäß Fig. 2 bei Reibbacken verwendet
werden kann, die sowohl für
Trommelbremsen als auch für Scheibenbremsen angewandt werden kann, ist auf dem Trägerkörper
11 aus Stahl der Reibbelag 2 unmittelbar aufgeklebt. Der Reibbelag 1 ist Jedoch
so ausgebildet, daß im Innern auf seiner im Trägerkörper 11 zugekehrten Seite, d.
h. also außerhalb des Verschleißbereiches eine entsprechende Zwischenlage 12' eingebettet
ist, die den Wärmeabfluß aus dem Reibbelag in den Trägerkörper behindert. Diese
Zwischen lage kann in Form einer Folie oder auch in Form von eingepçeBten Schnüren,
Bändern oder dergleichen mit dem Material des Bremsbelages verbunden werden. Bei
der Verwendung von flächigen Zwischenlagen ist es zweckmäßig, wenn diese eine Reihe
von Löchern aufweisen, die mit Abstand zueinander angeordnet sind und einen verhältnismäßig
geringen Durchmesser aufweisen, so daß eine einwandfreie Verankerung der Zwischenlage
im Material des Bremsbelages gewährleistet ist, da bei der Herstellung durch das
Verpressen das Material des Bremsbelages durch diese Löcher hindurchtritt und auch
die relativ dünne, dem Trägerkörper 11 zugekehrte Materialschicht des Bremsbelagmaterials
homogen mit dem übrigen Material verbunden ist.
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Anstelle einer gesonderten Zwischenlage, wie aie in Fig. 3 dargestellt
ist, ks auch zweckmäßig sein,
bei der Herstellung des Reibbelages
durch entsprechende Zusätze zum Reibbelagmaterial den Bereich, der am Trägerkörper
zur Anlage kommen soll, mit einer verminderten Wärmeleitfähigkeit zu versehen, so
daß auch hier der gewünschte Effekt erzielt werden kann. Die Dicke dieser durch
entsprechende Zumischungen mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit versehenen Zone
kann sich bis zur Grenze des Abnutzungsbereiches erstrecken, so daß sich hierdurch
eine relativ dicke "Zwischenlage" ergibt, durch die ein Wärmeabfluß über den Trägerkörper
verhindert wird.
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Die beschriebene Verwendung von Hartkeramik oder Hartporzellan ist
nicht auf Scheibenbremsen beschränkt, sondern bei entsprechender Formgebung sind
auch als Zwischenlage verwendbare Formkörper mit gekrümmter Fläche herstell- und
einsetzbar. In Fig. 4 ist als Beispiel hierfür in einem Teilschnitt eine Bremsbacke
für eine Trommelbremse dargestellt. Hier ist auf einer gekrümmt verlaufenden Bremsbacke
15, die mit einer entsprechenden Ausnehmung zur Aufnahme einer Zwischenlage 1 versehen
ist, der Reibbelag 2 durch Aufkleben, Nieten od. dgl. in üblicher Weise befestigt.
Der Ordnung halber sei darauf hingewiesen, daß die Darstellung nicht maßstäblich
ist, d. h., die Abmessungen können Je nach Art des verwendeten Materials für die
Zwischenlage 1 abweichen.
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Während für wärmedämmende Zwischenlagen, beispielsweise aus einem
Kunststoff, der in der Ausnehmung gehalten ist, relativ dünnschichtigeausreichen
können, dürfte bei der Verwendung von Hartkeramik oder Hartporzellan schon aus Festigkeitsgründen
eine größere Materialstärke für die Zwischenlage und damit zwangsläufig andere Abmessungen
für den Trägerkörper notwendig sein.
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In Fig. 5, die einen Schnitt durch eine Bremsbacke für eine Scheibenbremse
darstellt, ist die Zwischenlage 12 in eine Ausnehmung 16 im Reibbelag 2 eingebettet,
so daß sich der Reibbelag an seinem Rand allseitig auf dem Trägerkörper 11 abstützen
kann. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn das
Material der Zwischenlage bei höheren Temperaturen zum Fließen neigt. Da derartige
Materialien Jedoch in der Regel auch bei Fließneigung inkompressibel sind, kann
aufgrund des allseitigen Umschließens durch das Reibmaterial und den Trägerkörper
die volle Bremskraft auch über die Zwischenlage 12 übertragen werden. Diese Vorteile
ergeben sich grundsätzlich sowohl für Scheibenals auch für Backenbremsen als auch
für Bremsen mit anders geformten Bremskörpern, beispielsweise in Form von Kegeln
od. dgl. Die Besonderheit der Ausführungsform gemäß Fig. 5 besteht darin, daß der
Trägerkörper 11 auf
seiner dem Reibmaterial abgekehrten Seite mit
wenigstens einem Dehnungsschlitz 17 versehen ist. Durch diesen Schlitz wird analog
zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ein Verwerfen der Reibbacke aufgrund von Wårmedehnungen
vermieden, da der schmale verbleibende Materialsteg 18 selbst bei großen Materialstärken
für den Trägerkörper 11 eine genügende Nachgiebigkeit besitzt, so daß unter der
Wirkung der Anpresskraft der Reibbelag vollflächig auf der Bremsscheibe zur Anlage
kommt.
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In Fig. 6 ist wieder in einem schematischen Schnitt eine Ausführungsform
dargestellt, die in Bezug auf die Anordnung der Zwischenlage 12 im wesentlichen
der Ausführungsform gemäß Fig. 5 entspricht, Jedoch nur mit dem Unterschied, daß
die Zwischenlage nicht in den Reibbelag 2, sondern in eine Ausnehmung des Trägerkörpers
11 eingebettet ist.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Dehnungsschlitzes 17 ist aus den
eingangs erwähnten Gründen besonders vorteilhaft bei Reibbacken mit wärmedämmenden
Zwischenlagen, ist Jedoch hierauf nicht beschränkt. Ein Dehnungsschlitz bietet auch
bei herkömmlichen Reibbacken, bei denen der Reibbelag unmittelbar mit dem Trägerkörper
verbunden ist, die gleichen Vorteile.
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Auch hier wird wegen der Nachgiebigkeit eine vollflächige Anlage auf
der Bremsscheibe bewirkt, so daß ein ungleichmäßiger Verschleiß des Reibbelages
vermieden wird.