DE3001641A1

DE3001641A1 - Scheibenbremse

Info

Publication number: DE3001641A1
Application number: DE19803001641
Authority: DE
Inventors: Glyn Phillip Reginald Farr
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1979-01-18
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1980-07-24
Also published as: JPS55107129A; IN150357B; IT8047636A0; ES487807A0; US4313526A; ES8100444A1; AU5462780A; IT1127563B; FR2446963A1

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

professional representatives before the european patent opfice agrees pres l'office europeen des brevets

DR.-ING. FRANZ VUESTHOFF

DR. PHIL. FREDA VUESTHOPP (1927-I956) DIPL.-ING. GERHARD PULS (19J2-I971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON CECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.--riRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

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D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 20 ji telegramm: protectpatent telex: 524070

17. Januar 1980

Patentanmeldung

Anmelderin:.

Lucas Industries Limited Great King Street Birmingham, West Midlands, Großbritannien

Titel

Scheibenbremse

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BAD ORIGINAL

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF-v. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAiRES agrees pres l'office europeen des brevets

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DR.-ING. FRANZ TTUESTHOFF DR. PHIL. FREDA WUESTHOFF (1927-I956) DIPL.-ING. GERHARD PULS (19J2-1971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL₁-^iRTSCH₁-ING. RUPERT GOETZ

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 20 51 telegramm: protectpatent telex: j 24070

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LUCAS INDUSTRIES LIMITED Birmingham, England

Patentanmeldung Scheibenbremse

Die Erfindung bezieht sich auf Scheibenbremsen und betrifft insbesondere Scheibenbremsen, bei denen die Kraft zum Betäti gen der .Bremse nur auf einer Seite der Bremsscheibe erzeugt wird und gleichzeitig dazu dient, die auf der entgegengesetzten Seite der Bremsscheibe angeordnete Bremsbacke auf indi rektem Wege mittels eines Brückenteils an die Bremsscheibe anzupressen·

Bei einer bekannten Scheibenbremse ist ein Brückenteil oder Sattel von der Grundform eines umgekehrten U vorhanden, das als Gußteil ausgebildet und so bearbeitet ist, daß es den Zylinder einer hydraulischen Betätigungseinrichtung mit einem Zylinder und einem' Kolben bildet» Der Zylinder ist in Richtung auf die Bremsscheibe offen und enthält einen Kolben, der un-

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mittelbar auf eine auf einer Seite der Bremsscheibe angeordnete Bremsbacke wirkt. Der Sattel ist gleitend auf einem Träger so geführt, daß er sich parallel zur Drehachse der Bremsscheibe bewegen kann, damit beim Anpressen einer Bremsbacke an die Bremsscheibe durch den Kolben die dabei entstehende Reaktionskraft den Sattel veranlaßt, sich so zu bewegen, daß die andere Bremsbacke an die Bremsscheibe angepreßt wird.

Zwar erweisen sich solche Bremsen in der Praxis als brauchbar, doch haften ihnen verschiedene Nachteile an. Erstens ist es bei dem Sattel wegen seiner Größe erforderlich, ihn als Gußstück auszubilden und ihn dann maschinell zu bearbeiten, um den benötigten Zylinder auszubilden. Diese Herstellungsweise ist zeitraubend und kostspielig. Um den mit dem Zylinder, zu versehenden Teil zugänglich zu machen, ist es zweitens erforderlich, den Sattel entweder zweiteilig auszubilden oder seinen dem Zylinder gegenüberliegenden Schenkel mit einer Öffnung oder Aussparung zu versehen, damit das Werkzeug zur Bearbeitung des Zylinders zur Wirkung gebracht werden kann. Wird der Sattel aus zwei Bauteilen zusammengesetzt, benötigt man zum Zusammenhalten der Sattelteile Schrauben von hoher Zugfestigkeit, und dies führt zu einer weiteren Steigerung der Herstellungskosten. Sieht man in dem dem Zylinder gegenüberliegenden Schenkel eine Öffnung oder Aussparung vor, verringert sich die Festigkeit dieses Schenkels. Da der Zylinder in Richtung auf die Bremsscheibe offen ist, ist drittens eine Staμbdichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder sowie in einem etwas geringeren Ausmaß die Flüssigkeitsabdichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder der während der Betätigung der Bremse erzeugten Wärme ausgesetzt. Dies kann zu einer Schädigung und schließlich zum Versagen der Abdichtungen führen.

Durch die Erfindung ist nunmehr eine Scheibenbremse geschaffen worden, zu der die nachstehend genannten Teile gehören:

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Ein Träger, der nahe der drehbaren Bremsscheibe ortsfest unterstützt ist, eine durch einen Zylinder und einen Kolben gebildete Betätigungseinrichtung, deren Zylinder sich parallel zur Drehachse der Bremsscheibe erstreckt und an seinem der Bremsscheibe benachbarten Ende durch eine Stirnwand abgeschlossen und auf dem Träger derart gleitend geführt ist, daß er sich parallel zur Drehachse der Bremsscheibe bewegen kann, ein allgemein umgekehrt U-förmiger Sattel, dessen Schenkel auf entgegengesetzten Seiten der Bremsscheibe angeordnet sind, wobei einer der Schenkel am Kolben der Betätigungseinrichtung lösbar befestigt ist, sowie eine erste und eine zweite Bremsbacke, die auf entgegengesetzten Seiten der Bremsscheibe angeordnet sind und durch den Zylinder der Betätigungseinrichtung bzw. den Sattel betätigt werden; hierbei ist die Anordnung derart, daß beim Betätigen der Bremse die Bewegung des Kolbens gegenüber dem Zylinder den Sattel veranlaßt, die zweite Bremsbacke an die zugehörige Seite der Bremsscheibe anzupressen, während die auf den Zylinder wirkende Reaktionskraft den Zylinder veranlaßt, sich in Richtung auf die Bremsscheibe zu bewegen, um die erste Bremsbacke an die zugehörige Seite der Bremsscheibe anzupressen.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Nachteile der beschriebenen bekannten Bremskonstruktionen vermieden. Da der Sattel an dem Kolben lösbar befestigt und nicht mit irgendwelchen Teilen der Zylinder- und Kolbenanordnung zusammenhängend ausgebildet ist, braucht er nicht genau bearbeitet zu werden, auch 1st es nicht erforderlich, ihn als Gußteil auszubilden, sondern er läßt sich als Schmiede- oder Preßteil herstellen. Da es nicht erforderlich ist, einen mit dem Sattel zusammenhängenden Zylinder für die Bearbeitung zugänglich zu machen, läßt sich der Sattel als Bauteil von relativ einfacher Form und hoher Festigkeit ausbilden. Der Zylinder ist an seinem von der Bremsscheibe abgewandten Ende offen, und daher sind alle Staubabdichtungen, die zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordnet sind, ebenso wie die Flüssigkeitsdich-

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tung zwischen dem Kolben und dem Zylinder gegen die beim Betätigen der Bremse im Bereich der Bremsscheibe entstehende Wärme abgeschirmt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse;

Fig. 2 den Schnitt U-II in Fig. 1;

Fig. 3 die Scheibenbremse nach Fig. 1 teilweise im Grundriß und teilweise in einem waagerechten Schnitt;

Fig. 4 die Scheibenbremse nach Fig. 1 teilweise in einer Rückansicht und teilweise in einem senkrechten Schnitt; und

Fig. 5 eine Weiterbildung der Scheibenbremse nach Fig. 1 bis

Zu der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Scheibenbremse gehört ein Bremsträger 2 mit Befestigungslöchern 3, mittels welcher der Träger nahe einer nicht dargestellten Bremsscheibe in einer festen Lage zu befestigen ist.

Zu der Scheibenbremse 1 gehört ferner eine aus einem Zylinder und einem Kolben bestehende Betätigungseinrichtung 4 mit einem Zylinder 5, der Arme 5A aufweist, mittels welcher der Zylinder auf eine noch zu erläuternde Weise auf dem Träger gleitend geführt ist. Die Richtung der Relativbewegung zwischen dem Zylinder 5 und dem Bremsträger 2 verläuft parallel zur Drehachse der Bremsscheibe, d.h. im rechten Winkel zur Zeichenebene von Fig. 1. Der Zylinder 5 ist an seinem der Bremsscheibe benachbarten Ende durch eine Stirnwand 6 abgeschlossen. Das andere Ende des Zylinders ist offen, und der Kolben 7 der Betätigungseinrichtung 4 ragt aus diesem offenen

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Ende heraus. Zwischen dem Kolben 7 und dem Zylinder 5 ist eine Flüssigkeitsdichtung 8 angeordnet, und ferner ist eine Staubdichtung 9 vorhanden, welche die Oberfläche des Kolbens gegen Schmutz und Feuchtigkeit schützt■>

Gemäß Fig. 2 ist ein allgemein umgekehrt U-förmiger Sattel 10 vorhanden, dessen einer Schenkel 11 mittels einer Kopfschraube 12 an dem Kolben 7 befestigt ist» Der andere Schenkel 13 des Sattels erstreckt sich parallel zu dem ersten Schenkel 11, ist jedoch auf der entgegengesetzten Seite der Bremsscheibe angeordnet. Der Sattel läßt sich auf beliebige geeignete Weise herstellen, z.B. als Schmiedeteil, und er besteht z.B. aus Stahl.

Auf dem Bremsträger 2 sind zwei Bremsbacken 14 und 15 derart gleitend gelagert, daß sie sich aufeinander zu, d-h» in Rieh= tung auf die Bremsscheibe, bewegen und sich voneinander und von der Bremsscheibe entfernen können« Zu diesem Zweck sind die Bremsbacken 14 und 15 mit Stützplatten 16 und 17 versehen, die auf an dem Bremsträger 2 ausgebildeten Schultern verschiebbar gelagert sind. Die während des Bremsens auf die Bremsbakken 14 und 15 wirkenden Drehmoment- oder Mitnahmekräfte werden durch die Stützplatten 16 und 17 unmittelbar auf den Bremsträger 2 übertragen, so daß diese Kräfte nicht auf den Sattel 10 wirken.

Um ein Klappern der Bremsbacke 14 zu verhindern, kann die Stützplatte 16 gemäß Figo 2 mit einer Haltefeder 18 versehen sein, die mit dem mittleren Teil des Sattels 10 zusammenarbeitet. Um ein Klappern der Bremsbacke 15 zu verhindern und den Sattel 10 in seiner Lage zu halten, ist am Schenkel 13 des Sattels mittels einer Kopfschraube 20 eine Feder 19 befestigt, die gemäß Fig. 4 mit der Unterseite von Schultern 21 des Bremsträgers 2 zusammenarbeitetj, um den Sattel gemäß Fig» I, 2 und 4'nach unten zu drücken» Somit stützt sich der Sattel an der Stützplatte 17 der Bremsbacke 15 ab, und er spannt diese Brems-

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backe nach unten gegen den Bremsträger vor.

Der Zylinder 5 kann auf dem Bremsträger 2 auf beliebige Weise gleitend geführt sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist an dem Arm 5A des Zylinders 5 ein Bolzen 22 befestigt, der in einer Bohrung 23 des Bremsträgers 2 gleitend geführt ist. Der Bolzen 22 ist an seinem Umfang mit drei in gleichmäßigen Winkelabständen verteilten Nuten 24 versehen, damit ein in der Bohrung 23 vorhandener Schmierstoff den Bolzen bei seiner gleitenden Bewegung schmieren kann. Das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die Bohrung 23 wird durch eine Manschette 25 aus Gummi verhindert. Bei der in Fig. 5 gezeigten abgeänderten Anordnung ist an dem Bremsträger 2 ein Bolzen 26 befestigt, der in einer Bohrung 27 des Arms 5A gleitend geführt ist. In diesem Fall verhindern Manschetten 28 und 29., daß Schmutz und Feuchtigkeit zu den Gleitflächen gelangen.

Um die Scheibenbremse zu betätigen, wird ein hydraulisches Druckmittel dem Zylinder 5 zugeführt, um den Kolben 7 gegenüber dem Zylinder nach außen zu bewegen. Hierbei wirkt der Kolben 7 auf den Sattel 10, so daß die Bremsbacke 15 an die benachbarte Seite der Bremsscheibe angepreßt wird. Die auf den Zylinder 5 wirkende Reaktionskraft veranlaßt den Zylinder, sich gegenüber dem Bremsträger 2 zu verschieben, so daß die Bremsbacke 14 an die Bremsscheibe angepreßt wird. Während des Bremsvorgangs sind die Dichtungen 8 und 9 in einem reichlichen Abstand von der Bremsscheibe angeordnet, so daß sie nicht unmittelbar der im Bereich der Bremsscheibe erzeugten Wärme ausgesetzt sind.

Wenn sich die Bremsbacken 14 und 15 abnutzen, bewegt sich der Zylinder 5nnäher an die Bremsscheibe heran, und hierbei wird die Gleitverbindung zwischen dem Zylinder und dem Bremsträger 2 entsprechend eingeschoben. Bei der' Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 wird der Bolzen 22 weiter in die Bohrung

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eingeschoben, wobei die Manschette 25 entsprechend zusammengedrückt wird. Bei der Ausführungsform nach Fig» 5 bewegt sich das Lagerauge am freien Ende des Arms 5A längs des BoI= zens 26 in Richtung auf die Basis des Bolzens. Somit führt jede Abnutzung der Bremsbacken zu einer Verkleinerung des benötigten Einbauraums. Dies steht im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen bekannten Scheibenbremsen, bei denen der Zylinder einen festen Bestandteil des Sattels bildet, so daß die Gleitverbindung zwischen dem Sattel und dem Bremsträger bei einer Abnutzung der Bremsbacken nicht zusammengeschoben, sondern ausgefahren wird, woraus sich eine Vergrößerung des benötigten Einbauraums ergibt.

Ohne Rücksicht darauf, ob bei einer der Gleitbolzenverbindüngen zwischen dem Zylinder 5 und dem Bremsträger 2 die Bolzenanordnung nach Fig. 1 bis 4 oder diejenige nach Figo verwendet wird, wird die andere Gleitbolzenverbindung vorzugsweise gemäß Fig. 1 bis 3 ausgeführt, d.h. zu ihr gehört ein Bolzen 30, der fest in den Bremsträger 2 eingebaut und in einer Buchse 31 gleitend geführt ist, welche in eine zylindrische Aufnahmeöffnung im freien Ende des zweiten Arms 5A des Zylinders eingebaut ist. Die Buchse 31 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, z.B. Nylon, und die Bohrung 33, in welcher der Bolzen 30 verschiebbar gelagert ist, ist gegenüber der Aufnahmebohrung 32 exzentrisch angeordnet. Dadurch, daß man die Buchse 31 beim Zusammenbau der Scheibenbremse mit der Hand dreht, kann man die Bohrung 33 der Buchse 31 ohne Rücksicht auf eine auf Herstellungstoleranzen zurückzuführende Exzentrizität des Bolzens gegenüber der Bohrung 32 auf den Bolzen ausrichten.

Haben sich die Bremsbacken 14 und 15 vollständig abgenutzt, kann man die Kopfschraube 20 ebenso wie die Kopfschraube ausbauen und den Sattel 10 von dem Bremsträger 2 abheben; hierbei bleiben die Betätigungseinrichtung 4 und die zugehörigen hydraulischen Anschlüsse auf dem Bremsträger 2 in

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ihrer Lage. Nach dem Erneuern der Bremsbacken 14 und 15 wird die Betätigungseinrichtung 4 wieder in ihre ursprüngliche Lage gebracht; zu diesem Zweck wird der Kolben 7 in den Zylinder 5 zurückgeschoben, und der Zylinder wird weiter von der Bremsscheibe weg bewegt, damit die neuen Bremsbacken 14 und 15 untergebracht werden können. Hierauf wird der Sattel 10 wieder aufgesetzt, und die Kopfschrauben 12 und 20 werden wieder eingebaut, um den Sattel festzulegen. Somit lassen sich die Bremsbacken 14 und 15 leicht erneuern, und es ist nicht erforderlich, die Betätigungseinrichtung 4 zu zerlegen. Ferner lassen sich bei der Wartung der Betätigungseinrichtung 4 die Dichtungen 8 und 9 auf einfache Weise erneuern, denn nachdem der Sattel 10 in der beschriebenen Weise ausgebaut worden ist, ist das offene Ende des Zylinders 5 zugänglich, so daß ihm der Kolben 7 entnommen werden kann.

Der Sattel 10 hängt nicht mit irgendwelchen Bauteilen zusammen, bei denen eine genaue maschinelle Bearbeitung erforderlich ist. Daher läßt sich der Sattel nach jedem für zweckmäßig, gehaltenen Verfahren herstellen, und er kann so konstruiert werden, daß er eine maximale Festigkeit erhält, ohne daß es erforderlich ist, die Notwendigkeit einer genauen maschinellen Bearbeitung nach der Herstellung der Grundform zu berücksichtigen. Daher ist es möglich, den Sattel 10 aus Schmiedestahl oder - wenn ein geringes Gewicht erwünscht ist - aus einem leichten Werkstoff, z.B. als Gußteil aus einer Aluminiumlegierung, herzustellen. Die Kopfschrauben 12 und 20 dienen lediglich dazu, den Sattel 10 in seiner Lage zu halten. Alle durch den Sattel 10 zu übertragenden Betätigungskräfte werden durch dessen Körper und nicht etwa durch die Kopfschrauben und/oder 20 übertragen, und daher kann man relativ leichte Schrauben verwenden, die nicht aus Werkstoffen mit hoher Zugfestigkeit hergestellt zu sein brauchen.

Da der Kolben 7 weitgehend gegen die während des Bremsens entstehende Wärme geschützt ist, kann man ihn entweder auf

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bekannte Weise aus Metall oder aus einem Kunststoff herstellen. Durch die Verwendung eines Kolbens aus Kunststoff und den Einsatz von Legierungen von geringem Gewicht bei verschiedenen Metallteilen der Bremse wird die Herstellung einer Bremse mit einem niedrigen Gesaratgex^icht ermöglicht«,

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Scheibenbremse mit einem pahe einer drehbaren Bremsscheibe ortsfest zu befestigenden Bremsträger, einer von einem Zylinder und einem Kolben gebildeten Betätigungseinrichtung, bei der sich der Zylinder parallel zur Drehachse der Bremsscheibe erstreckt und auf dem Bremsträger derart gleitend geführt ist, daß er parallel zur Drehachse der Bremsscheibe bewegbar ist, einem allgemein umgekehrt U-förmigen Sattel, dessen Schenkel sich über die voneinander abgewandten Seitenflächen der Bremsscheibe hinweg erstrecken, wobei einer der Schenkel an der Betätigungseinrichtung befestigt ist, sowie einer ersten und einer zweiten Bremsbacke, die auf entgegengesetzten Seiten der Bremsscheibe angeordnet sind und durch die Betätigungseinrichtung bzw. den Sattel betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinder (5) an seinem der Bremsscheibe benachbarten Ende durch eine Stirnwand (6) abgeschlossen ist, daß ein Schenkel (11) des Sattels (10) am Kolben (7) der Betätigungseinrichtung (4) lösbar befestigt ist, und daß die erste Bremsbacke (14) durch den Zylinder (5) der Betätigungseinrichtung betätigbar ist, so daß beim Betätigen der Bremse

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eine Bewegung des Kolbens gegenüber dem Zylinder den Sattel veranlaßt, die zweite Bremsbacke (15) an die zugehörige Seite der Bremsscheibe anzupressen, während die auf den Zylinder wirkende Reaktionskraft den Zylinder veranlaßt, sich in Richtung auf die Bremsscheibe zu bewegen, um die erste Bremsbacke an die zugehörige Seite der Bremsscheibe anzupressen.
2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsbacken (14, 15) auf dem Bremsträger (2) gleitend geführt sind, so daß bei der Betätigung der Bremse auf die Bremsbacken wirkende Bremskräfte auf den Bremsträger (2) übertragen werden, ohne auf den Zylinder (5) oder den Sattel (10) zu wirken.
3. Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Sattel (10) eine Feder (19) verbunden _vist, die sich an dem Bremsträger (2) abstützt, um den Sattel gegenüber der Bremsscheibe radial nach innen vorzuspannen.
4. Scheibenbremse nach Anspruch 3/ dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (10) eine radial nach innen gerichtete Kraft auf mindestens eine der Bremsbacken (15) ausübt, um diese Bremsbacke in fester Anlage an dem Bremsträger (2) zu halten.
5. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (10) von der Bremse abnehmbar ist, um eine Erneuerung der Bremsbacken (14, 15) zu ermöglichen, ohne daß der Zylinder (5) von dem Bremsträger (2) getrennt zu werden braucht.
6. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (10) einstückig ausgebildet und so geformt ist, daß die die zweite Bremsbacke (15) an die Bremsscheibe anpressende Bremskraft von dem Kolben (7) aus auf die zweite Bremsbacke durch den Sattel (10) über-

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tragen wird, ohne daß irgendein Bauteil der Scheibenbremse mit Ausnahme des Sattels größeren Beanspruchungen ausgesetzt wird.
7. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (7) aus Kunststoff besteht.
8. Scheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (5) auf dem Bremsträger (2) mit Hilfe von Gleitbolzenverbindungen verschiebbar gelagert ist, wobei zu jeder Gleitbolzenverbindung ein an dem Bremsträger (2) oder dem Zylinder (5) befestigter Bolzen (22; 26) gehört, der in einer Öffnung (23; 27) des Bremsträgers bzw. des Zylinders gleitend geführt ist.

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