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Teilbelag-Scheibenbremse
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilbelag-Scheibenbremse, die
insbesondere für Kraftfahrzeuge vorgesehen ist und die über einen den Rand einer
Bremsscheibe übergreifenden, mit Abstützflächen zur übertragung der beim Bremsvorgang
auftretenden Umfangs- bzw. Reibkräfte auf die Radachse ausgerüsteten Bremssattel
verfügt, der mit bei der Bremsbetätigung von beiden Seiten an die Bremsscheibe anpreßbaren
Bremsbacken versehen und der auf einem parallel zur Bremsscheibenachse angeordneten
Führungselement gleitend verschiebbar gehaltert ist.
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Es ist bereits eine insbesondere für Motorräder vorgesehene pendelnde
Schwimmsattel-Scheibenbremse bekannt, die nur über einen Führungsstift, auf dem
sich die Bremse beim Bremsvorgang axial verschieben läßt, mit der Radachse bzw.
mit einem stationären Teil des Kraftrades verbunden ist. Die gesamte Bremse wird
dabei an einer seitlich in Höhe des Bremsscheibenauslasses angeordneten Auflagefläche
abgestützt, um beim Bremsvorgang ein Verdrehen der Bremse um den Führungsstift zu
verhindern (DE-A1 28 39 195). Nachteilig ist bei einer derartigen Anordnung, daß
zumindest in einer der beiden Bewegungsrichtungen des Rades bzw. der Bremsscheibe
die gesamte Bremskraft auf den Führungsstift übertragen wird, weshalb derartige
Bremsen praktisch nur für Fahrzeuge, wie Krafträder, in Frage kommen, die nur in
einer Fahrtrichtung abgebremst werden müssen. Da bei Bremsen sowohl Radial- als
auch Umfangskräfte auftreten, werden in aller Regel auch in der Hauptbewegungsrichtung
des Rades erhebliche Anteile der auftretenden Reibkräfte auf den Führungsstift übertragen.
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Ferner ist bereits eine Schwimmsattel-Scheibenbremse
bekannt,
bei der der Bremssattel auf-zwei parallel zur Bremsscheibcnachse mit radialem Abstand
voneinander angeordneten Bolzen gleitend verschiebbar befestigt ist (DE-A1 30 44
185). Beide Bolzen sind dabei, handelt es sich um ein lenkbares Rad, unmittelbar
am Radzapfen oder, ist das Rad nicht lenkbar, an einem Fahrzeugrahmenelement befestigt.
Der Bremssattel, der in diesem Fall nur den äußeren Bremsbelag trägt, schwimmt auf
einem der beiden Bolzen, während der gegenüberliegende, also der innere Bremsbelag,
auf einer Stützplatte montiert ist, die beim Bremsen auf dem zweiten Bolzen gleitet.
Auf diese Stützplatte wirkt bei der Bremsbetätigung der an dem Innenschenkel des
Bremssattels angeordnete hydraulisch angetriebene Bremszylinder ein.
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Außerdem steht diese innere Stützplatte mit einer beidseitig, bezogen
auf die Bremsscheibendrehrichtung, an dem Bremssattel angreifenden Bauteil derart
in Verbindung, daß zwar eine Verschiebung parallel zur Bremsscheibenachse möglich
ist, daß jedoch die auf die Stützplatte beim Bremsen ausgeübte Umfangskraft auch
auf den Bremssattel und über diesen auf den ersten Bolzen teilweise übertragen wird.
Es ist eine annähernd gleichmäßige Aufteilung der Kräfte auf die beiden Bolzen zu
erwarten.
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Derartige Schwimmsattel-Scheibenbremsen haben den Nachteil, daß die
Führungsbolzen, auf denen der Bremssattel und die Stützplatte für den inneren Belag
schwimmen, gleichzeitig zur Aufnahme der hohen beim Bremsen auftretenden Umfangskräfte
dienen. Dadurch werden hohe Sattelverschiebekräfte erforderlich. Außerdem hat dies
häufig ein Verkanten und Verklemmen der Bolzen in dem Gleitlager zur Folge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile
bekannter Anordnungen zu überwinden und eine Teilbelag-Scheibenbremse zu schaffen,
deren Führungselemente,
die ein Verschieben des Bremssattels parallel
zur Bremsscheibenachse zulassen, durch die beim Bremsvorgang auftretenden Umfangs-
bzw. Reibkräfte vergleichsweise gering belastet werden, damit auch bei hohen Bremskräften
eine leichtgängige, verwindungsfreie Verschiebbarkeit des Bremssattels gewährleistet
ist. Eine gleichmäßige Abnutzung und eine hohe Lebensdauer der Bremse sollen dadurch
ebenfalls erreicht werden. Ferner wurde auf einen einfachen Aufbau der Bremse sowie
auf eine leichte Montage und Justierung Wert gelegt.
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Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe in überraschend einfacher
Weise lösen läßt, wenn bei einer Scheibenbremse der eingangs genannten Art auf beiden
Seiten des Bremssattels, d. h. an der Einlauf- und Auslaufseite der Bremsscheibe,
je ein mit dem Achszapfen oder mit dem Achsgehäuse starr verbundenes Stützteil vorgesehen
ist, an dem der Bremssattel bei der Bremsbetätigung parallel zur Scheibenachse verschiebbar
anliegt, und wenn zumindest in der Hauptdrehrichtuny das Stützteil derart angeordnet
ist, daß die auf den Bremssattel ausgeübten Umfangs- bzw. Reibkräfte vollständig
oder zu einem überwiegenden Teil auf das Stützteil übertragbar sind.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung sind an der
Scheibenauslauf seite die Auflage- und Kraftübertragungsflächen des Bremssattels
und des Stützteiles nahe der Resultierenden der in der Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe
auf den Bremssattel übertragenen, Umfangs- bzw. Reibkräfte angeordnet. Diese Bedingung
ist in der Regel dann erfüllt, wenn sich die Auflagefläche des Bremssattels in Höhe
der Bremsscheibe direkt über der Bremsscheibe befindet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsart der Erfin dung steht
der Bremssattel an der Scheibeneinlaufseite,
bezogen auf die Hauptdrehrichtung
der Bremsscheibe, mit dem dort angeordneten Stützteil über ein z. B. in Form einer
Einstellschraube oder eines federnden Teiles ausgebildeten Einstellelementes justierbar
in Eingriff. Dadurch kann nach der Montage des Bremssattels auf sehr einfache Weise
das erforderliche Spiel eingestellt werden.
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Weiterhin ergeben sich Vorteile, wenn erfindungsgemäß der Bremssattel
mit Hilfe eines einzigen, als Führungselement dienenden Bolzens parallel zu der
Bremsscheibenachse verschiebbar an dem Achszapfen oder an dem Achsgehäuse direkt
oder indirekt befestigt ist. Für die Kraftverteilung ist es dabei besonders günstig,
wenn der Bolzen an dem Stützteil, das die in der Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe
wirkende Abstützfläche trägt, befestigt ist.
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Die Abstützflächen für beide Seiten des Bremssattels lassen sich einstückig
mit dem Achszapfen oder mit dem Achsgehäuse herstellen. Dies führt bei der Herstellung
und Montage zu erheblichen Einsparungen.
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Das Führungselement, auf dem der Bremssattel axial verschiebbar sitzt,
befindet sich yemäß einer noch weiteren Ausführungsart der Erfindung an einem nahe
dem Scheibenauslauf, bezogen auf die Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe, an dem
Bremssattel angeordneten Halterungsarm.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus
der folgenden Darstellung von Einzelheiten anhand der beigefügten Abbildungen hervor.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer
Teilbelag-Scheibenbremse gemäß einer Ausführungsart der Erfindung, montiert
an
einer Vorderachse, Fig. 2 in der Draufsicht die Teilbelagscheibenbremse nach Fig.
1, Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Scheibenbremse nach Fig.
1, und Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, ein Detail der Scheibenbremse
nach Fig. 1, nämlich die Halterung und Führung der Scheibenbremse an der Radachse.
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Die in den Figuren 1 - 3 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte
Scheibenbremse ist für einen Personenwagen vqrgesehen. Die gezeigten oder angedeuteten,
an die Scheibenbremse angrenzenden Fahrzeugteile, die im folgenden noch näher beschrieben
werden, gehören hier zu einer Vorderachse.
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Beim Anbringen der Scheibenbremse am nicht gelenkten Hinterrad könnte
die Scheibenbremse an entsprechenden Teilen der Hinterachse befestigt werden.
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Es handelt sich in der gezeigten Ausführungsart der Erfindung um eine
sogenannte Faustsattel-Scheibenbremse. Sie besteht gemäß Fig. 1 und Fig. 2 im wesentlichen
aus einem Bremssattel 1, der am Rand einer Bremsscheibe 2 angeordnet ist und an
dem bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Bremse alle wesentlichen Bremsenteile
montiert sind.
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Mit Hilfe des hier an dem Achsgehäuse 3 befestigten oder einen integralen
Bestandteil des Achsgehäuses bildenden Halterungsarmes 4 ist der Bremssattel 1 an
der Achse montiert.
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Das Verbindungselement zwischen dem Halterungsarm 4 und dem
Bremssattel
1 ist ein parallel zur Bremsscheiben- und Radachse 5 angeordnetes Führungselement
6, auf dem der Bremssattel 1 im Gleiteingriff parallel zur Bremsscheibenachse 5
verschiebbar angeordnet ist; Einzelheiten der Befestigung werden nachstehend anhand
der Fig. 4 erläutert.
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In dem Bremssattel 1 sind, wie üblich, auf den zugehörigen Bremsbelagträgern7,8
aufgebrachte Bremsbeläge 9,10 eingesetzt und mit Federn 29,30 gesichert. Bei der
Bremsbetätigung werden die Bremsbeläge mit Hilfe eines ebenfalls im Bremssattel
montierten hydraulisch betätigten Kolbens 11 - vergleiche hierzu Fig. 1 und Fig.
3 - von beiden Seiten an die Bremsscheibe 2 angepreßt. Ein Anschluß 12 an die Bremsen-hydraulik
bzw. an den Bremsen-Hauptzylinder ist in Fig. 3 ebenfalls angedeutet. Das Ventil
13 in Fig. 2 dient zur Entlüftung der Druckkammer 14 bzw. der hydraulischen Betätigungseinrichtung
des Kolbens 11.
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Da der Bremssattel schwimmend gelagert ist, führt die bei der Bremsbeätigung
auf den Kolben 11 ausgeübte Kraft zunächst zur Anlage des Bremsbelages 10 an die
Bremsscheibe 2 und sodann zur Verschiebung des Bremssattels 1 parallel zur Bremsscheibenachse
5 auf dem Führungselement 6. Dadurch wird auch der auf der Gegenseite der Bremsscheibe
2 angeordnete Bremsbelag 9 an die Bremsscheibe 2 angepreßt.
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Die bei der Bremsbetätigung auf den Bremssattel ausgeübten Umfangs-
bzw. Reibkräfte werden erfindungsgemäß von dem Bremssattel 1 auf ein in der Hauptdrehrichtung
des Rades am Bremsscheibenauslauf angeordnetes Stützteil 15 übertragen, wozu der
Bremssattel 1 und dieses Stützteil 15 entsprechende Auflageflächen 16 bzw. 17 aufweisen.
Da die Resultierende der radialen und tangentialen Kräfte am äußeren Umfang der
Bremsscheibe
2 in Höhe der Bremsscheibe, d. h. zwischen den beiden Bremsbelägen verläuft, erfolgt
erfindungsgemäß möglichst nahe an dieser Stelle die Kraftübertragung von dem Bremssattel
1 auf das Stützteil 15. Dadurch wird das Führungselement 6 völlig oder zumindest
weitgehend von den Reibkräften entlastet, so daß die beim Bremsen erforderliche,
von der Hydraulik bzw. dem Kolben 11 aufzubringende Sattelverschiebkraft gering
wird. Da der Bremssattel 1 mit seiner Auflagefläche 16 parallel zur Bremsscheibenachse
5 verschiebbar an dem Stützteil 15 bzw. auf dessen Auflagefläche 17 aufliegt, sind
zur Verschiebung des Sattels beim Bremsvorgang im wesentlichen nur noch die zwischen
den beiden Flächen 16 und 17 auftretenden, relativ geringen Gleitkräfte zu überwinden.
Das in diesem Ausführungsbeispiel etwa auf der radialen Verbindungslinie zwischen
der Bremsscheibenachse 5 und den Flächen 16, 17, über die beim Bremsvorgang in Vorwärtsrichtung
die Kräfte übertragen werden, im Abstand von diesen Flächen 16, 17 angeordnete Führungselement
6 wird dadurch völlig oder zumindest weitgehend von den Reibkräften entlastet, so
daß die beim Bremsen erforderliche, von der Hydraulik bzw. von dem Kolben 11 aufzubringende
Sattelverschiebkraft gering wird. Da der Bremssattel 1 mit seiner Auflagefläche
16 parallel zur Achse 5 verschiebbar an dem Stützteil 15 bzw. an der Auflagefläche
17 aufliegt, sind zur Verschiebung des Sattels beim Bremsvorgang im wesentlichen
nur noch die zwischen den beiden Flächen 16 und 17 auftretenden, relativ geringen
Gleitkräfte zu überwinden.
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In der zu der durch den Pfeil 18' in Fig. 1 symbolisierten Hauptdrehrichtung
entgegengesetzten Richtung wird der Bremssattel in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel
der Erfindung über eine Einstellschraube 19 mit einem zweiten, direkt oder indirekt
mit dem Achszapfen oder mit dem Achsgehäuse 3 verbundenen Abstützteil 20 justierbar
in Eingriff gebracht.
Beim Bremsen während der Rückwärtsfalart
werden die Reibkräfte zum überwiegenden Teil von dem Führungselement 6 aufgenommen.
weil in dem hier beschriebenen Ausfüllrungsbeispiel der Erfindung die Wirkungslinie
der resultierenden Bremskräfte, die beim Rückwärtsfahren übertragen werden, die
Achse des Führungselementes senkrecht schneidet oder zumindest nahe einer solchen
Linie verläuft. Die Kraftübertragung auf das Führungselement wird dadurch sehr gleichmäßig;
ei Verkanten oder Verklemmen der parallel verschobenen Teile wird vermieden. Der
- im Vergleich zur Ykauptdrehrichtung -höhere prozentuale Anteil der von dem Führungselement
aufzunehmenden Reibkräfte ist von untergeordneter Bedeutung, weil die Belastung
einer Kraftfahrzeugbremse in der Rückwärtsfahrt ohnehin sehr viel geringer ist.
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Aus Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 4 ist die in einer bevorzugten Ausfüllrungsart
der Erfindung gewählte Anordnung und Ausbildung des Führungselementes 6 in Form
eines in einer Hülse 24 eingefügten Bolzens 25 ersichtlich, der an dem Halterugsarm
4 unterhalb - bezogen auf die Bremsscheiben- und Radachse 5 - des beim Bremsen in
der Hauptdrehrichtung (Pfeil 18) belasteten Stützteiles 15 und nahe der Scheibenauslaufseite
am Bremssattel 1 montiert ist.
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Mit Hilfe des einstückig, d. h. als Bestandteil des Bremssattels 1
ausgebildeten Halterungsarmes 21 sitzt der Bremssattel 1 im Gleiteingriff auf dem
Führungselement 6 und ist daher parallel zur Bremsscheibenachse 5 verschiebbar.
Die Hülse 24 mit dem Bolzen 25 ist durch eine zur Bremsscheibenachse 5 parallele
Bohrung im lIalterungsarm 21 hindurchgeführt und wird in bekannter Weise durch elastische
Manschetten 22,23 gegen das Eindringen von Schmutz in die Gleitfläche geschützt.
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In Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Scheibenbremse nach der Erfindung
nur einen geringen Einbauraum im Rad benötigt.
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Der den Zylinder mit dem Betätigungskolben 11 enthaltende Teil der
Bremse sitzt auf der Innenseite der Bremsscheibcs 2, während der den Bremsbelag
der Gegenseite führende, wesentlich schmälere radiale Schenkel des Bremssattels
1 auf der Außenseite der Bremsscheibe angeordnet ist. Eine Dichtmanschette 28 der
Antriebswelle sowie Einzelheiten 27 einer Radlagerung - es handelt sich hier um
ein angetriebenes Vorderrad - sind ebenfalls in Fig. 3 angedeutet. Ferner sind in
Fig. 3 eine Radschüssel 26 und eine Felge 28 teilweise dargestellt.
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Wie aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels ersichtlich ist,
wird durch die Erfindung eine vergleichsweise einfache Konstruktion und ein kompakter
Aufbau der Bremse ermöglicht. Da alle wesentlichen Teile der Bremse in dem Bremssattel
vereinigt sind, der nur mit einem einzigen Bolzen an der Achse bzw. an dem Achszapfen
oder dem Achsgehäuse befestigt ist, und da der Bremssattel gegenüber den Abstützflächen
auf sehr einfache Weise durch die Einstellschraube oder durch ein entsprechendes
federndes Einstellelement justiert werden kann, ergibt sich eine schnelle, kostengünstige
Montage. Die die Reibkräfte in der Hauptdrehrichtung und in der Gegenrichtung aufnehmenden
Elemente, an denen der Bremssattel lediglich zur Anlage gebracht werden muß, lassen
sich mit Vorteil als integrale Bestandteile des Achszapfens oder eines Achsgehäuseteiles
ausbilden.
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Für die Betriebssicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Bremse
ist die beschriebene besonders vorteilhafte Übertragung der Reibkräfte auf die Achse
sowie die weitgehende Entlastung des Bolzens und der Bolzenführung von den auftretenden
Reibkräften von entscheidender Bedeutung.
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Ein Klappern oder Knacken der Bremse läßt sich auf sehr einfache Weise
verhindern, wenn mit dem Einstellelement auf der
Scheibeneinlaßseite,
bezogen auf die Hauptdrehrichtung, ein Spiel von nur ca. 0,2 bis 0,6 mm eingestellt
oder wenn dort ein federndes Element eingefügt wird. So läßt sich z. B.
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durch Verwendung einer vollständig oder zumindest im Auflagebereich
aus Kunststoff bestehenden Einstellschraube die nötige Dämpfung zur Verhinderung
von Geräuschen erzielen.
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Während bisher grundsätzlich der "schwimmende"Teil der Bremse gegenüber
dem feststehenden Teil durch eine oder mehrere Federn oder durch elastische Zwischenstücke
gegen Klappergeräusche gesichert werden mußte, ist dies erfindungsgemäß entbehrlich,
wenn die Bremse in der beschriebenen Weise justiert wird.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß bei Verwendung justierbarer
Einstellelemente die Abstützfläche auf dem Stützteil 20 keiner Nachbearbeitung bedarf,
was ebenfalls zu Einsparungen im Herstellungsaufwand führt.