DE3137148A1 - Reibungsbremse - Google Patents

Description

• R.E I B U N G S B R E M 5 E
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungsbremse, bei der die Anpreßkraft für die Reibflächen an verschiedenen, nebeneinander liegenden Stellen aufgebracht wird.
• Bei diesen Bremsen muß sichergestellt sein, daß eine gleichmäßige Anpressung an allen diesen Stellen erfolgt.
• Handelt es sich beispielsweise um eine Vollscheibenbremse, bei der drehfeste, meist ringförmige Reibelemente und umlaufende Reibflächen durch Spreizung einer Anpreßvorrichtung gegeneinander gepreßt werden, so tritt die Schwierigkeit, gleichmäßige Anpressung zu erreichen, besondere dann auf, wenn die Spreizung mechanisch durch eine Kugel- Rampen-Vorrichtung bewirkt wird.
• Bei dieser Vorrichtung ist jeweils zwischen zwei mit gegenläufigen Rampen versehenen Spreizelementen eine Kugel angeordnet.
• Verdreht inan beide Spreizelemente gegeneinander oder man nur ein Spreizelement, so schieben sich beide Spreizelcmente axial um die Summe der Rampenhöhen bzw. -tiefen auseinandei und bewirken damit die Bremsung.
• Aufgrund von z.B. Fertigungstoleranzen bei der Herstellung oder verschieden großer Abnutzung der Rampenflächen kann der Fall eintreten, daß Kugeln nicht an der Kraftübertragung teilnehmen, so daß einige wenige Kugel-Rampen-Anordnungen die Kraftübertragung übernehmen; als Folge treten neben ungleichmäßiger Anpressung und der damit verbundenen Gefahr örtlicher Überhitzung der Reibflächen insbesondere auch ü'berbeanspi: uchungen der tragenden Kuge J.-Rampen-Anordnuncjell durch z .B. überhöhte Plächenpressungen auf.
• Weiterhin können Überbeanspruchungen durch ungleichmäßiges Tragen infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen der Spreizelemente hervorgerufen werden.
• ills Folge der Überbeanspruchungen treten vorzeitige Defekte an der Kugel-Rampen-Vorrichtung und damit Funktionsstörungen bzw.
• Funktionsunfähigkeit der Vollscheibenbremse auf; desweiteren können durch ungleichmäßige Anpressung Schäden an der Bremsscheibe wie z.B. Hitzerißbildungen auftreten.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Reibungsbremse der eingangs genannten Art eine gleichmäßigere Aufbringung der Anpreßkräfte bei den in der Praxis auftretenden Betriebsbedingungen sicherzustellen.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere, die Anpreßkraft übertragende und hintereinander geschaltete Teile vorgesehen sind, von denen zumindest eines der Teile elastisch spannbar ist.
• Wird dle eingangs genannte Bremse gemäß der Erfindung ausgeb5ldet, So j St im Gegensatz zum Stand der Technik, der bisher eine starre Verbindung Für unumgänglich hielt, eine elastische Verbindung z.rischen den die Anpreßkraft aufbringenden. Vorrichtungen und dz Reibolement vorgesehen. Dadurch, daß die Anpreßkraft bei einer bestimmten elastischen Verspannung der betreffenden Teile in voller bisheriger Höhe übertragen wird, wird erreicht, daß die Reibflächen an allen Stellen sicher anliegen und die Anpreßkraft über einen großen Bereich gleichmäßiger übertragen wird und daß die a der Kraftübertragung beteiligten Elemente gleichmäßiger beansprucht werden Eine vorteilhafte, einfache Ausführung mit wenigen rinoscheibeniormigen Teilen ergibt sich durch die Hintereinanderschaltung von Kugel-Rampen-Vorrichtung, Trägerring für das elastich spannvare Element, elastisch spannbarem Element und Reibkörper.
• Eine geschlossene, komplett: zusammengebaut montierbare oder de montierbare Einheit erhält man durch Anordnung der elastisch spannbaren Elemente und eines Einsatzri.nges iii einer Ausnehmung des Trägerrings insbesondere dann, wcnn der Trägerring Teil der Kugel-Rampen-Vorrichtung ist; auf einfache Weise können ferner ein ringförmiges, elastisches Element in einer Ringnut odemehrere elastische Elemente in Ausnehmungen der Stirnfläche des Trägerrings mit Vorspannung angeordnet werden.
• Nimmt der Trägerring in den auf der Stirnfläche verteilten kreisförmigen Ausnehmungen gegen diesen verspannbare scheibenföi-mige Einsätze auf, von denen jeder als Rampenelement der Kugel-Rampen-Vorrichtung ausgebildet ist, so erreicht man dadurch auE einfache Weise eine Abwälzbewegung und gleichschmäßigeres Tragen der Kugeln bei allen Kugel-Rampen-Änordnungen. Darüberhinaus erhält man die Möglichkeit, die Rampen rationell einzeln auf die günstigste Art zu fertigen. Die Einsätze init den Rampen können bei Defekten in vorteilhafter Weise einzeln ausgetauscht werden. In einer besonders vorteilhaften Ausfiihrungsform hat das elastisch spannbare Element eine progressive Kennlinie, so daß im Bereich geringer Federsteifigkeit die Abwälzbewegung der Kugeln garantiert wird und die hohe Federsteif:iqkeit die Übertragung dr Anpreßkraft sichert.
• Eine kostengünstige und robuste Ausführung erhält man durch Ausbildung des elastisch spannbaren Elements niit progressiver Kennlinie aus Federelementen; die progressive rorm der Kennlinie wird z.B. auf einfache Weise dadurch erreicht, daß man die Tellerfedern stufenförmig anordnet, d.h. für einen gewissen Federweg ist nur die Federsteifigkeit des ersten Federelements, das allcin i.m Eingriff steht, wirksam; nach Überschreiten dieses Federwegs kommt das zweite, parallel liegende Federelement zusätzlich zum Eingriff und die Federsteifigkeit vergrößert sich durch Hinzunahme der Federsteifigkeit der zweiten Feder usw.
• Eine vorteilhafte, platzsparende Ausführungsform sieht als elastisch spannbare Elemente Tellerfedern oder Ringfedern vor.
• Durch die geringe Überkompensation der Vorspannkraft der elastisch spannbaren Elemente durch in entgagengesetzte Richtung wirkende Spannfederelemente wird mit Sicherheit erreicht, daß die vor dem Zusammenbau durch die Vorspannung an den Absätzen anliegenden Einsätze in zusammengebautem Zustand nicht am Absatz anliegen, zugleich wird durch die Verspannung von Reibkörper und Kugel-Rampen-Vorrichtung die Lüftspieleinstellung garantiert.
• Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die entlang der Linie I-I teilgeschnittene Seitenansicht einer Vollscheibenbremse mit erfindungsgemäßer Ausgestaltung der Anpreßvorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III, Fig. 4 die Ansicht einer Vollscheibenbremse nach Fig. 1 mit den Schnittangaben, Fig. 5 die teilgeschnittene Seitenansicht einer Vollscheibenbremse mit anders ausgestalteter Anpreßvorrichtung; gleiche Teile sind 1.01 den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• die Vollscheibenbremse nach Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 1, daß fest an einem nicht rotierenden Bremsträger eines Fahrzeugs angeordnet ist; das Gehäuse 1 wird abgeschlossen durch einen Stützrollenring 8, der als Deckel 18 mit dem Gehäuse 1 durch Scilrauben 39 befestigt ist.
• Die rotierende, auf einem Vielkeilprofil eines nicht gezeichneten abzubremsenden Teils axial verschiebbare Bremsscheibe 2 ist im Gehäuse 1 angeordnet. Auf eine Reibfläche 3 der Bremsscheibe 2 wirkt der Reibring 4 ei.n, welcher direkt an der Endwand 17 des Gehäuses 1 befestigt ist; auf die andere Reibfläche 5 wirkt der Reibring 6 ein, der au' einem Stüturin. 7 und dem auf ihm angeordneten Reibmaterial besteht.
• Zwischen dem Stützring 7 des Reibrings 6 und dem Stützrolienring 8 ist die Anpreßvorrichtung 9 angeordnet. Die Anpreßvorrichtung 9 besteht aus einem ersten, verdrehbaren Spreizelement 10, Kugeln 11 und einem mehrteiligen, drehfesten Spreizelement 12. Mit einer Stirnfläche 13 des verdrehbartn Spreizelements 10 stützt sich die Anpreßvorrichtung über Stützrollenglieder 14 am Stützrollenring 8 und damit am Deckel 18 des Gehäuses 1 axi.al ab.
• Das verdrehbare Spreizelement le hat auf der den Stützrollengliedern 14 abgewandten Stirnfläche vertiefte Rampen flächen 19 auf denen sich die Kugeln 11 abwälzen; die Kugeln 11 wälzen sich gleichzeitig auf den Rampenflächen 20 der Einsätze 21, die Teile des drehfesten, mehrteiligen Spreizelements 12 sind, ab; diese Rampenflächen 2c verlaufen in Umfangsrichtung cj:?gensinnig zu den Rampenflächen 19 des verdrebbaren Spreizelements 10 (Fig. 2) Die Einsätze 21 sind zylinderförmig mit der Rampenfläche 20 auf der einen Stirnfläche; mit der anderen Stirnfläche liegen sie an den elastischen Elementen 22 an; Sie sind zusammen mit diesen in Ausnehmungen 23 mit kreisförmigem Querschnitt des drehfesten Trägerrings 24 einsetzhar. Die elastischen Elemente 22 sind als Tellerfedern 25 ausgebildet und sind in eingebautem Zustand vorgespannt; aufgrund der Vorrspannung sind die Einsätze 21 mit Anschlagflächen 26 an Absätzen 27 den Trägerrings 24 anschlagbar; die Absätze 27 sind als Sicherungsringe 28 ausgebildet. Die Einsätze 21 sind mit ,-adialem Spiel n den Ausnehmungen 23 des Trägerringe 24 angeordnet und über ein Dichtelement 29 abgedichtet.
• Der Trägerring 24 und der Reibring 6 sind drehfest,aber axial verschiebbar durch an Gehäuse 1 angeordnete Vorsprünge 30 gehalten. Der Trägerring 24 weist an der an den Stützring 7 anlegbaren Stirnfläche 16 Stege 15 auf, die einen unerwünschten Wärmeübergang vermindern sollen.
• Der Stützrollenring 8 und der Reibring 6 werden durch Spannfederelementen 31 in axialer Richtung gegeneinander verspannt (Fig. 3); damit ist sichergestellt, daß sich ein Lüftspiel ein stellt, das sich auf beide Reibringe 4,6 aufteilt; der Lüftspielanteil für den Reibring 6 ist in Fig. 1 mit s gekennzeichnet Die Spannfederelemente 31 sorgen weiterhin dafür, daß der Trägerring 2-: nicht aufgrund der Vorspannung der Tellerfedern 25 in Richtung auf die Bremsscheibe 2 zu verscheiben wird; dies roll im folgenden näher beschrieben werden; In der Fig. 1 ist mit x der axiale Abstand geekennzeichnet, um den die Anschlagfläche 26 de.s Einsatzes 21 vom Sicherungsring 28 des Trägerrings 24 im vollständig zusammengebauten Zustand bei unbetätigter Bremse entfernt ist. Der Abstand x stellt sich ein, wenn alle Teile ihr Sollmaß aufweisen. Die Teilerfedern 25, die eine progressive Feder-Kennlinie besitzen, haben bereits in der Anschlagposition eine Vorspannung, so daß sich die Federkraft nach Einstellung des axialen Abstandes x als Summe von Vorspannkraft und Federkraft für diese Stellung ergibt; die Tellerfedern arbeiten dabei im Bereich geringer Federsteifigkeit ihrer progressiven Kennlinie.
• Da sich die Tellerfedern 25 über den Einsatz 21, die Kugel 11, cas Spreizelament ,o und die Stützrollglieder 14 am axial festen Stützrollenring 8 und damit dnt Gehäuse 1 abstutzen, wird der Trägering 24 aufgrund der Federkraft der Tellerfedern 25 bei anbetätigter Bremse in Richtung auf die Bremsscheibe 2 verscheallen, falls nicht diese Federkraft kompensiert wird; die Kompen- sation erfolgt durch die Spannfederelemente 31. Z.B. stellt sich aufgrund der Fertigungstoleran zen insbesondere der Rampenflächen 19,20 überwi.egend ein unterschiedlicher Abstand x für jede einzelne Kugel-Rampen-Anordnung ein; dabei soll auch für Rampentiefen, die um das zulässige Abmaß größer sind als die Sollmaß, noch ein Abstand x vorhanden sein. Entsprechend ci. r Streuung im Toleranzbereich ist auch die Federkraft der Tellerfedern 25 für jede Kugel-Rampen-Anordnung verschieden, so daß eine Gesamtkompensation der Federkräfte von Tellerfedern 25 und Spannfederelementen 31 nötig ist; eine geringfügige Überkompensation durch die Spannfederelemente 31 verhindert mit Sicherheit eine Bewegung des Trägerrings 24 in Bremsscheibenrichtung Bei Bremsbetätigung durch Verdrehen des Spreizringes 10 werden die Einsätze 21 in Bremsscheibenrichtung verschoben; dabei werden zunächst die Tellerfedern 25 weiter zusammengedrückt, bis die Überkompensation durch die SpannfedereJemente 31 ausgeglichen ist; danach verschieben die Einsätze 21 über die Tellerfedern 25 den Trägerring 24 und den Reibring 6 uin das Luftspiel s bis Anlage an die Reibfläche 5 der Brems scheibe 2 und weiter unter Mitverschiebung der Bremsscheibe 2 bis zur Anlage der Reibfläche 3 am Reibring 4; die Bremsung erfolgt durch weiteres Verdrehen des Spreizringes 10; diese Tellerfedern 25 werden weiter zusammengedrtickt, werden dabei wegen der progressiven Feder-Kennlinie zunehmend steifer und liefern ver Erreichen ihrer Maximalkraft die benötigte Bremskraft, werden also nicht auf Blocklänge zusammengedrückt.
• Dllrch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird sichergestellt, daß alle Kugeln 11 an beiden Rampenflächen 19,20 anlegen und die Wälzbewegung ausführen und daß weiterhin dle Bremskraft von allen Kugel -Rampen-Anordnungen übertragen wird land daß schließlich der Reibring 6 gleichmäßiger gegen die Reibfläche 5 gedrückt wird; damit ist sichergestellt, daß die Vollscheibenbremse bei den in der Praxis auftretenden Betriebsbedingungen funktionssicher arbeitet.
• zeine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in der Fig. 5 gezeichnet; dabei wird eine wesentliche Minderung der eingangs geschilderten Nachteile durch eine aus wenigen Teilen aufgeraute Voilscljeibenbremse erreicht. Diese Anordnung ist bis auf das mehrteilige Spreizelement 12 baugleich mit der oben beschriebenen Vollscheibenbremse nach Fig. 1.
• In dem Trägerring 32 sind in einer Ringnut 37 an der Stirnfläche die vertieften Rampenflächen 20 für die Kugeln 11 angebracht; die Ringnut 37 umgreift mantelförmig den Außenumfang des Spreizelements 10. Die elastischen Elemente 22, in diesem Fall Telleriedern 42, sind in Sacklochbohrungen 38 eines Einsatzringes 33 angeordnet. Der Einsatzring 33 ist in eine ringförmige Ausnehmung 34 des Trägerrings 32 eingesetzt, die Tellerfedern 42 liegen mit Vorspannung an einer ringförmigen Erhebung 35 des Trägerringes 32 an.
• Trägerring 32 und Einsatzring 33 sind axial unter der Wirkung der Vorspannkraft aneinander anschlagbar durch einen Absatz 4c und einen Sicherungsring 41.
• Bildet man ;ìS el:st ische Element 22 als Ring aus, so wird ansteile der Sacklochbohrungen 38 eine Ringnut 36 in der Stirnfläche des Einsatzrings 33 erforderlich.
• I gezeichten Zustand ist die Bremse unbetätigt: Trägerring 32 und Einsatzring 33 sind gegeneinander angeschlagen durch Anlage des Absatzes Ao aTn Sicherungsring 41, da eine Überkompensation der Vorspannkraft durch die Spannfederelemente 31 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen ist. Bei Bremsbetätigung durch Verdrehen des Spreizelements 10 wird das drehfeste Spreizelement 12 mit dem Reibring 6 ohne Relativbewegung zwischen Trägerring 32 und Einsatzring 33 bis zur Anlage des Reibringes G an die Reibfläche 5 der Bremsscheibe 2 bewegt; die Bremsscheibe 2 wird danach bis zur Anlage des Reibringes 4 an der Reibfläche 3 mitbewegt; die Bremsung erfolgt durch weiteres Verdrehen des Spreizringes 10; die Tellerfedern 42 werden jetzt zusammengedrückt und liefern Erreichen ihrer Maximalkraft die benötigte Bremskraft, werden also nicht auf Blocklänge zusammengedrückt. Dadurch, daß entsprechend der erfindungsgemäßen Ausgestaltung keine starre axiale Verbindung zwischen Rampenfläche 19 und Stirnfläche 16 vorliegt, wird eine gleichmäßigere Anlage des Einsatzringes 33 tim Reibring 6 und damit auch eine gleichmäßigere Anpressung der Reibring 4,G an die Reibenflächen 3,5 erreicht; die Gefahr der örtlichen Überhitzung und damit vorzeitiger Zerstörung der Reibenflächen 3,5 der ]3remsscheibe 2 ist damit beseitigt. Ferner werden örtlich unterschiedliche Dehnungen infolge unterschiedlicher Erwärmungen während des Betriebs durch das elastische Element 2,42 ohne nachteilige Folgen aufgenommen.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1) Reibungsbreme, bei der die Anpreßkraft für die Reibflächen an verschiedenen, nebeneinander liegenden Stellen aufgebracht wird, dadurch g e k e n n z e .i c h n e t, d?ß mehrere, die Anpreßkraft übertragende und hintereinandergeschaltete Teile (6,21,22,24,25,32,33,42) vorgesehen sind, von denen rumin dest eines der Teile (22,25,42) elastisch spannbar ist.

   2) Reibungsbremse nach Anspruch i, dadurch g e k e n n z e i c n e t, daß mindestens ein die Anpreßkraft übertragendes Teil Ringform hat und koaxial zu den ebenfalls ringförmigen eibflächen (3,4,5,6) angeordnet ist, und daß über die Ringform verteilt mehrere elastisch spannbare Zwischenglieder (22) angeordnet sind.

   3) Vollscheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h e n e t, daß mindestens ein die Anpreßkraft übertragenden, ringscheidenförmiges Teil (32) und mindestens ein axial beweglicher, ringscheibenförmiger Reibkörper (6) und mindestens ein zwiscehngeschaltetes, elastisch spannbares Element (22) vorgesehen sind.

   4) Vollscheibenbremse mit Kugel-Rampen-Anpreßvorrichtung, bestehend aus mehreren, über einen Kreisbogen verteilt angeordneten Kugel-Rampen-Anordnungen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprtiche, dadurch cj e k e n n z e i c 11-n e t, daß zwischen der Kugel-Rampen-Vorrichtung (9) und dem Reibkörper (6) mindestens ein elastisch spannbares Element (22,25,42) zur Übertragung der Anpreßkraft vorgesehen ist 5) Vollscheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen der Kugel-Rampen-Vorrichtung (9) und dem Reibkörper (6) ein oder mehrere ringscheibenförmige Teile t22,24,32,33) vorgesehen sind, von denen eines als Trägerring (24,-32) für mindestens ein elastisch spannbares Element (22) zur Ubertragung der Anpreßkraft auf den Reibkörper (6) vorgesehen ist.

   6) Volischeibenbremse nach Anspruch 5, dadurch- g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein weiteres Teil als Einsatzring (33) ausgebildet ist, der mit der einen der beiden Stirnflächen einer das elastisch spannbare Element (22) am Trägerring (32) und JfLit der anderen Stirnfläche am Reibkörper (6) anliegt.

   (Fig. 5) 7) vollscheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c ii n e t, daß der Trägerring (24) mit der einen der beiden Stirnflächen am Reibkörper (6) anliegt und daß mehrere scheiber förmige Einsätze (21) als Teile der Kugel-Rampen-Vorrichtung (9) ausgebildet sind, die in kreisförmigen Ausnehmengen (23) in der anderen Stirnfläche des Trägerrings (24) angeordnet sind und über elastisch spannbare Elemente (22,25) am Trägerring (24) anliegen. (Fig.1) 8) Vollscheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -e c i c h n e 4, daß der Trägerring (32) ringförmige Ausnehmungen (34,37) an beiden Stirnflächen aufweist, daß in der einen Ausnehmung (37) ein Teil der Kugel-Rampen-Vorrichtung (9) und in der anderen Ausneh:nung (34) das elastisch spannbare Element (22! und der Einsatzring (33; angeordnet sind, daß das elastische Element (22) ringförmig i.st und in eine Ringnut (36) in der Stirnfläche des Einsatzrings (33) an einem ringförmigen Vorsprung (35) des Trägerrings (32) anliegend mit vorspannung so eingebaut ist, daß Trägerring (32) und Einsatzring (33) an Absätzen (40,41) gegeneinander anschlagbar sind. (Fig.5) 9) Voll scheibenbremse nach einem oder mehreren der vorherqhenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektrischen Elemente (22,42) in kreisförmigen Ausnehmungen (38), die längs einer Kreislinie üher die Stirnfläche des Einsatzringes (33) verteilt sind, angeordnet sind.

   lo) Vollscheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die scheibenförminfen, mit radialem Spiel in die AusnehTnungen (23) des Trägerringes (24) einsetzbaren Einsätze (21) auf der den elastisch spannbaren Elementen (22 , 25) abyewandten Stirnseite Rampen (20) aufweisen und daß die Einsätze (21) und die elastisch sparmbaren Elemente (22,25) mit Vorspannung so eingebaut sind, daß Trägerring (24) und Einsätze (21) an Absätzen (26,27,28) gegeneinander anschlagbar sind. (Fig.1) 11) Vollscheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das elastisch spannbare Element (22) eine progressive Weg-Kraft-Kennlinie besitzt.

   12) Vollscheibenbremse nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das elastisch spannbare Element (22) aus Federelementen in Stufenschaltung besteht.

   13) Vollscheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g c k e n n 3 e i c h n e t, daß das elastisch spannbare Element (22) aus Tellerfedern (25,42) besteht.

   14) Vollscheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, durch g e k e n ii z e i c h n e t, daß das elastisch spannbare Element (22) aus Ringfedern besteht.

   15) Vollscheibenbremse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e tr daß mindestens ein Spannfederelement (31) die Kugel-Rampen-Vorrichtung (9) und den Reibkörper (6) gegeneinander verspannt und daß die Vorspannkraft der elastisch spannbaren Elemente (22,25,42) durch die Kraft der Spannfederelemente (31) um wenige Prozent überkompensiert wird.