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Innen umgreifende Scheibenbremse, insbesondere für
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Kraftfahrzeuge Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine innen umgreifende
Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Bremsscheibe, die an
ihrem Außenrand von einem Bremsscheibenträger getragen ist, einem fahrzeugfesten
Bremsträger, der einen auf einer Seite der Bremsscheibe angeordneten Befestigungsabschnitt
aufweist, der Bremsträgerarme bildet, die axial verlaufende Abschnitte aufweisen,
die sich über den inneren Rand der Bremsscheibe hinweg auf die andere Seite der
Bremsscheibe erstrecken, einem Bremsgehäuse, das mittels einer Bolzenführung am
Bremsträger axial verschiebbar gelagert und mittels einer Betätigungseinrichtung
betätigbar ist, das den Innenrand der Bremsscheibe umgreift und das zwei radial
verlaufende Schenkel und einen diese verbindenden Brückenabschnitt aufweist, einem
ersten Bremsbelag, der auf einer Seite der Bremsscheibe angeordnet und von der Betätigungseinrichtung
unmittelbar beaufschlagbar ist und einem zweiten Bremsbelag, der auf der anderen
Seite der Bremsscheibe angeordnet und vom betreffenden Schenkel des Gehäuses beaufschlagbar
ist, wobei beide Bremsbeläge am Bremsträger abgestützt sind.
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Üblicherweise werden bei Kraftfahrzeugen Scheibenbremsen verwendet,
bei denen die Bremsscheibe an ihrem Innenrand getragen ist und der Außenrand der
Bremsscheibe vom Bremsgehäuse faustartig umgriffen wird. Bei derartigen außenumgreifenden
Scheibenbremsen ist der Reibradius der Bremsscheibe dadurch begrenzt,
daß
der Brückenabschnitt des Gehäuses zwischen dem äußeren Rand der Bremsscheibe und
der Radfelge angeordnet ist.
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Ein weiterer Nachteil bei außen umgreifenden Scheibenbremsen besteht
darin, daß vielfach Wärmeprobleme auftreten.
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Aus der DE-OS 17 55 391 ist bereits eine innen umgreifende Scheibenbremse
bekannt, bei der diese Probleme teilweise behoben sind. Bei dieser Scheibenbremse
ist ein Bremsträger mit zwei sich radial auswärts erstreckenden Armen vorgesehen,
an deren radial äußeren Enden achsparallel sich erstreckende Abschnitte vorgesehen
sind, die sich unter dem Innenrand der Bremsscheibe hindurch auf die gegenüberliegende
Seite der Bremsscheibe erstrecken. Zwei Bremsbeläge weisen radial nach innen gerichtete
Ansätze auf, die zur Abstützung der Bremsbeläge im Bremsträger dienen. Sowohl die
radial nach innen gerichteten Ansätze der Bremsbeläge, wie auch die achsparallel
verlaufenden Abschnitte des Bremsträgers weisen halbzylindrische Aussparungen auf,
in die in axialer Richtung sich erstreckende Halte- bzw. Führungsbolzen eingesetzt
sind. Das Bremsgehäuse weist paarweise seitliche Ansätze auf, die gleichfalls mit
halbzylindrischen Aussparungen versehen sind und an den Halte- bzw. Führungszapfen
geführt werden. Bei dieser Anordnung treten in nachteiliger Weise beim Bremsen große
Momente auf, die auf die radial relativ weit innenliegenden Führungen wirken, so
daß es zu einer frühzeitigen Beschädigung der Führungsflächen kommen kann, welche
die Funktion der Bremse stark beeinträchtigt.
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Zur Behebung dieser Nachteile ist in der deutschen Patentanmeldung
P 34 27 561.4 vorgeschlagen worden, daß die Bolzenführung einen als Festlager ausgebildeten
Tragbolzen aufweist, der alle wesentlichen Umfangskräfte aufnimmt, die vom äußeren
Bremsbelag über das Bremsgehäuse auf die Führung übertragen werden und der fest
mit dem Bremsträger oder dem Bremsgehäuse
verbunden ist und in eine
Führungsbohrung im Bremsgehäuse oder im Bremsträger eingreift, und daß der Tragbolzen
im Bereich der radialen Erstreckung der Bremsscheibe angeordnet ist. Mit dieser
Anordnung werden zwar große Momente im Führungsbereich vermieden. Es können jedoch
durch den radial relativ weit außenliegenden nach innen ragenden und seitlich versetzten
Tragbolzen in manchen Fällen Platzprobleme auftreten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine innen umgreifende
Scheibenbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Platzprobleme insbesondere
im Bereich innen neben dem Bremsscheibenring vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bolzenführung
einen sich axial erstreckenden Führungsbolzen aufweist, der in der Mitte des Bremsgehäuses
oder des Bremsträgers angeordnet und in einer entsprechend mittig angeordneten Bohrung
des Bremsträgers bzw. des Bremsgehäuses axial verschiebbar gelagert ist. Damit wird
eine innen umgreifende Scheibenbremse geschaffen, bei der auf der Innenseite, d.h.
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der der Fahrzeugmitte zugewandten Seite der Bremse in Höhe des Bremsscheibenradiusses
viel Platz zur Verfügung steht, so daß es nicht zu Problemen mit anderen Bauteilen,
wie sie beispielsweise für die Radaufhängung bzw. Lenkung erforderlich sind, kommen
kann. Ferner wird durch das mittig angeordnete Zentrallager mit nur einem Führungselement
ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen, wie auch die erforderliche Nachgiebigkeit
im System erreicht. Das Bremsgehäuse kann unter Wirkung der Umfangskraft der Halterverformung
folgen. Es entsteht somit ein Nachlaufweg in tangentialer Richtung und eine Drehbewegung
entsprechend der Halterverformung, die durch das erfindungsgemäße Zentrallager sichergestellt
wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei der
der
Führungsbolzen am Bremsgehäuse befestigt ist, ist vorgesehen, daß zur Befestigung
des Führungsbolzens am Bremsgehäuse zwei axial beabstandete Befestigungsstellen
am Bremsgehäuse vorgesehen sind. Dadurch können gegebenenfalls in Längsrichtung
auftretende Momente sicher abgefangen werden. Zweckmäßig ist der Führungsbolzen
an einer der Befestigungsstellen mit dem Bremsgehäuse verschraubt bzw. mittels Preßsitz
befestigt und an der anderen Befestigungsstelle schwimmend gelagert. Bei dieser
Ausführungsform ist an der Befestigungsstelle, an der der Führungsbolzen schwimmend
gelagert ist, erfindungsgemäß ein elastisches Element zur nachgiebigen radialen
Abstützung des Führungsbolzens angeordnet.
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Auch in der den Führungsbolzen zur axial verschiebbaren Lagerung des
Bremsgehäuses aufnehmenden Bohrung ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung
ein elastisches Element zur nachgiebigen radialen Abstützung des Bolzens vorgesehen,
so daß das Bremsgehäuse den elastischen Verformungen des Bremsträgers innerhalb
bestimmter Grenzen folgen kann.
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Innerhalb des elastischen Elementes kann insbesondere ein starres
hülsenförmig ausgebildetes Element vorgesehen sein, das zweckmäßigerweise mit einer
exzentrisch angeordneten Bohrung versehen ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform ist zwischen dem Führungsbolzen und dem elastischen Element ein
Gleitelement angeordnet, das insbesondere aus Kunststoff, beispielsweise Teflon,
besteht.
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Der Führungsbolzen kann erfindungsgemäß entweder voll ausgeführt sein
oder von einer Schraube gebildet werden, die von einer Führungshülse umgeben ist.
Die Führungshülse wird mittels der Schraube an der Befestigungsstelle am Bremsgehäuse
angepreßt.
Auch eine hohle Ausführung des Führungsbolzens kann in Weiterbildung des Erfindungsgedankens
zweckmäßig erscheinen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
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Es zeigen: Fig. 1 in teilweise geschnittener Darstellung eine Ansicht
einer Scheibenbremse von der Außenseite her, Fig. 2 einen Schnitt durch die Scheibenbremse
gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A, Fig. 3 eine Ansicht der in den Fig. 1 und 2
dargestellten Scheibenbremse von der Innenseite, Fig. 4 eine Ansicht der Scheibenbremse
gemäß Fig. 1 bis 3 von oben, Fig. 5 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform
einer Scheibenbremse, Fig. 6 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform einer
Scheibenbremse, Fig. 7 einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform einer Scheibenbremse
und Fig. 8 einen Schnitt durch die Ausführungsform gemäß Fig. 7 entlang der Linie
A-A.
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Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte erste Ausführungsform einer innen
umgreifenden Scheibenbremse 2 weist einen Bremsscheibenträger 18 mit einem Endabschnitt
auf, an dem ein Verbindungsring 24 befestigt ist. Mit dem Verbindungsring 24 ist
ein Reibring 26 verbunden, der die eigentliche Bremsscheibe bildet. Die innen umgreifende
Scheibenbremse 2 weist ein Bremsgehäuse 28 auf, das im Längsschnitt im wesentlichen
U-förmig ausgebildet ist, wobei zwei sich radial nach außen erstreckende Schenkel
30 und 32 vorgesehen sind, die über ein Brückenteil 34 miteinander verbunden sind.
Zu beiden Seiten des Reibringes 26 sind Brembeläge 36 und 38 angeordnet, die vom
U-förmigen Bremsgehäuse 28 umgriffen werden. Zur Betätigung der Scheibenbremse 2
weist der innenliegende Schenkel 32 eine Zylinderbohrung 40 auf, in der ein Kolben
42 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 42 beaufschlagt unmittelbar den
innenliegenden Bremsbelag 38, wodurch als Reaktion des Bremsgehäuses 28 entgegengesetzt
nach innen (in Fig. 2 nach rechts) verschoben wird und dadurch auch der außenliegende
Bremsbelag 36 beaufschlagt wird.
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Das Bremsgehäuse 28 ist axial verschiebbar an einem stationären Bremsträger
44 gelagert Der Bremsträger 44 weist einen Befestigungsabschnitt 45 auf, der zur
fahrzeugfesten Befestigung des Bremsträgers 44 dient und der dazu mit zwei Bohrungen
47, 49 versehen ist, durch die (nicht dargestellte) Schrauben geführt werden können.
Ausgehend von diesem Befestigungsabschnitt 45, der radial innerhalb des inneren
Reibringradiusses liegt, erstrecken sich zwei Bremsträgerarme 46 und 48 im wesentlichen
parallel zur radialen Symmetrieebene der Bremse radial nach außen und enden etwa
auf dem äußeren Radius des Reibringes 26. Die Bremsträgerarme 46, 48 sind gegabelt
ausgeführt und umgreifen mit ihrem gabelförmigen Abschnitt den Reibring 26. Ein
erster Abschnitt 50 des Bremsträgerarmes 48
liegt in derselben
Ebene wie der Befestigungsabschnitt 45.
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Ausgehend von diesem Befestigungsabschnitt 45 erstreckt sich unter
dem Reibring 26 hindurch ein axialer Abschnitt 52, der über seine ganze Breite mit
möglichst geringem Abstand unter dem Reibring 26 hindurch auf die gegenüberliegende
Seite des Reibringes führt und dort in einen weiteren radialen Abschnitt 54 des
Bremsträgerarmes 48 übergeht.
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Der Bremsträgerarm 46 ist wie der Bremsträgerarm 48 aufgebaut.
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Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, ist der Befestigungsabschnitt
45 auf der der Radschüssel zugewandten Seite angeordnet und am Achsschenkel festgeschraubt,
so daß der zwischen den Abschnitten 50 und 54 der Bremsträgerarme 46, 48 gebildete
freie Raum mit dem Reibring 26 zusammenfällt. In der Mitte des Befestigungsabschnittes
45 des Bremsträgers 44 ist ein Auge 51 mit einer durchgehenden Bohrung 53 ausgebildet,
durch die sich unter Freilassung eines Ringraumes ein Führungsbolzen 56 erstreckt.
In dem zwischen dem Führungsbolzen 56 und der Bohrung 53 gebildete Ringraum sind
zwei hülsenförmige elastische Führungs- und Dämpfungselemente 60 und 61 angeordnet.
Die elastischen Elemente 60, 61 können beispielsweise aus Gummi bestehen und (hier
nicht dargestellt) eine Einlage aus einem Kunststoff aufweisen, die ein leichtes
Gleiten des Führungsbolzens 56 gewährleistet.
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Zur Befestigung des Führungsbolzens 56 am Bremsgehäuse 28 weist dieses
zwei sich radial nach innen erstreckende Ansätze 63, 65 auf, die axial mit Abstand
voneinander angeordnet sind und entweder einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet
oder auf geeignete Weise (z.B. durch Schweißen) mit diesem verbunden sind. Der Ansatz
63 ist dabei ganz außen am Bremsgehäuse 28 und der andere etwa im Bereich zwischen
der Bremsscheibe 26 und dem inneren Bremsbelag 38 angeordnet. Der Ansatz 63 weist
eine
Gewindebohrung 67 auf und der Ansatz 65 ist mit einer durchgehenden Bohrung 69 versehen.
In die Gewindebohrung 67 ist ein Gewindeabschnitt des Führungsbolzens 56 geschraubt.
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Das andere Ende des Führungsbolzens 56 ragt in bzw. durch die Bohrung
69 unter Freilassung eines Ringraumes. In den Ringraum ist ein hülsenförmiges elastisches
Element 73 eingesetzt, das hier aus zwei schichten mit dazwischenliegenden Metallgewebe
besteht.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weisen die Bremsträgerarme 46, 48
radial nach außen offene Nuten 64, 66 auf, die sich achsparallel erstrecken. Die
Nuten 64, 66 bilden in beiden Abschnitten 50, 54 der Bremsträgerarme 46, 48 Führungen
für die Bremsbeläge 36, 38. Die Bremsbeläge weisen dazu auf beiden Seiten Ansätze
68, 70 auf, die sich in Umfangsrichtung und auch im wesentlichen parallel zur Symmetriemittellinie
nach innen hin in die Nuten 64, 66 erstrecken. Die Nuten 64, 66 bilden der Bremsenmitte
zugewandte erste Anlageflächen 72, 74 und von der Bremsenmitte abgewandte zweite
Anlageflächen 76, 78. Die Bremsbeläge 36, 38 können mit ihren Ansätzen 68, 70 an
den Anlageflächen 72, 74 zur Anlage gebracht werden. Die Berührungsflächen sind
dabei möglichst weit außen, d.h. zum Rand des Reibringes 26 hin angeordnet. Um in
diesem Bereich eine definierte Anlage zu bilden, weisen die Ansätze 68, 70 Absätze
80, 82 auf, so daß in jedem Fall gewährleistet ist, daß der Kraftangriffspunkt radial
außerhalb der Wirkungslinie der beim Bremsen in Umfangsrichtung auftretenden Kräfte
liegt.
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Die Anlageflächen 76, 78 hingegen, die mit entsprechenden Flächen
84, 86 an den Ansätzen 68, 70 zusammenwirken, sind radial innerhalb dieser Wirkungslinie
angeordnet, so daß die dort auf Zug belasteten Bremsbeläge 36, 38 ein Moment erhalten,
welches die Bremsbeläge 36, 38 (nach innen) in die
Führungsnuten
drückt. Der Abstand der Anlageflächen 72, 74 sowie der Anlageflächen 76, 78 ist
dabei so bemessen, daß zumindest bei größeren wirksamen Bremskräften diese Kräfte
auf beide Bremsträgerarme 46, 48 verteilt werden, wobei der in Drehrichtung eingangsseitige
Bremsträgerarm auf Zug und der in Drehrichtung ausgangsseitige Bremsträgerarm auf
Druck belastet wird (auch umgekehrt möglich).
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In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform einer innen umgreifenden
Scheibenbremse 92 gezeigt. Die Scheibenbremse 92 entspricht in vielerlei Hinsicht
der Scheibenbremse 2, so daß hier nur die Unterschiede näher beschrieben sind. Insbesondere
besteht Übereinstimmung bezüglich der Ausgestaltung des Bremsträgers 94 und der
Anordnung und Abstützung der Bremsbeläge 98, 100. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform
weist das Bremsgehäuse 102 der Scheibenbremse 92 nur einen einzigen sich radial
nach innen erstreckenden Ansatz 104 auf, der entsprechend lang ausgeführt ist und
sich etwa von der Bremsscheibenmitte bis in den Bereich der Kolbenbohrung 106 der
Betätigungseinrichtung erstreckt. Der Ansatz 104 weist eine axial durchgehende Bohrung
108 auf, durch die sich ein Führungsbolzen 110 erstreckt. Der Führungsbolzen 110
ist durchgehend hohl ausgeführt und -im Bremsträger 94 befestigt. Zur Befestigung
kann der Führungsbolzen 110 in die im Bremsträger 94 vorzusehende Bohrung eingepreßt
und/oder auf andere Weise mit dem Bremsträger verbunden sein (z.B. mittels Schweißen).
Zwischen dem Ansatz 104 und dem Bremsträger 94 ist eine Schutzmanschette 112 vorgesehen,
die den Führungsbolzen 110 umgibt, um diesen in seinem freiliegenden Bereich zu
schützen. In einem zwischen der Bohrung 108 im Bremsgehäuse 102 und dem Führungsbolzen
110 gebildeten Ringraum ist ein zylindrisches elastisches Element 114 angeordnet.
An der Innenseite ist die Bohrung 108 im Bremsträger 94 und damit auch die vom Führungsbolzen
110 gebildete Öffnung mittels einer Kappe 116 verschlossen.
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Bei der in Fig. 6 dargestellten dritten Ausführungsform einer innen
umgreifenden Scheibenbremse 120 besteht wiederum weitgehende Übereinstimmung mit
den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen. Auch das Bremsgehäuse 122 weist zwei axial
beabstandete Ansätze 124, 126 auf, die zur Befestigung des Führungsbolzens 128 dienen.
Die Ansätze 124, 126 sind bei diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem übrigen
Bremsgehäuse 122 verbunden. Der Führungsbolzen 128 besteht aus einer Schraube 130,
die von einer Hülse 132 umgeben ist. Die Schraube 130 ist in eine Gewindebohrung
134 des Ansatzes 126 geschraubt und drückt mit ihrem Kopf gegen die Stirnseite der
Hülse 132, wodurch diese in eine Ausnehmung 136 im Ansatz 126 gedrückt wird. Die
Schraube 130 und die Hülse 132 erstrecken sich unter Freilassung eines Ringraumes
durch eine im Ansatz 124 vorgesehene Bohrung 138, wobei in dem Ringraum zwischen
Bohrung 138 und Hülse 132 ein elastisches Element 140 befestigt ist. Zur Befestigung
des elastischen Elementes 140 kann dieses an den Stirnseiten entsprechende radial
verlaufende flanschförmige Ansätze aufweisen. Eine entsprechende Führung für den
Führungsbolzen 128 wird vom Bremsträger 142 gebildet.
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Bei der in den Fig. 7 und 8 gezeigten vierten Ausführungsform einer
innen umgreifenden Scheibenbremse 144 weist das Bremsgehäuse 146 wieder nur einen,
sich über eine entsprechende Länge erstreckenden Ansatz 148 auf, der mit einer durchgehenden
Bohrung 150 versehen ist. In der Bohrung 150 ist ein starres Element 152 angeordnet
und befestigt, welches eine durchgehende, exzentrisch angeordnete Öffnung 154 aufweist.
Durch diese Öffnung 154 erstreckt sich der im Bremsträger 156 befestigte Führungsbolzen
158. In der Öffnung 154 sitzt ein hülsenförmiges Gleitelement 160, das z. B. aus
Teflon bestehen kann und welches den Führungsbolzen 158 unmittelbar umgibt. Ein
weiteres
hülsenförmiges Element 162 ist zwischen der Bohrung 150
und dem elastischen Element 152 angeordnet. Das hülsenförmige Element 162 besteht
aus zwei elastischen Schichten und einem dazwischenliegenden Metallgewebe. Die innere
Schicht 163 besteht zweckmäßigerweise aus -einer dünnen Teflonschicht und die äußere
Schicht 164 ist eine Gummischicht. die elastischen Elemente 73 und 114 können einen
gleichen Aufbau wie das elastische Element 162 aufweisen.
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Bezugszeichenliste: 2 innen umgreifende Scheibenbremse 1 8 Bremsscheibenträger
24 Verbindungsring 26 Reibring (Bremsscheibe) 28 Bremsgehäuse 30 Schenkel 32 Schenkel
34 Brückenteil 36 Bremsbelag 38 Bremsbelag 40 Zylinderbohrung 42 Kolben 44 Bremsträger
45 Befestigungsabschnitt 46 Bremsträgerarm 47 Bohrung 48 Bremsträgerarm 49 Bohrung
50 Abschnitt 51 Auge 52 Abschnitt 53 Bohrung 54 Abschnitt 56 Führungsbolzen 60 Führungs-
bzw. Dämpfungselement 61 Führungs- bzw. Dämpfungselement 63 Ansatz 64 Nut 65 Ansatz
66 Nut 67 Gewindebohrung 68 Ansatz
69 Bohrung 70 Ansatz 72 Anlagefläche
73 elastisches Element 74 Anlagefläche 76 Anlagefläche 78 Anlagefläche 80 Absatz
82 Absatz 84 Fläche 86 Fläche 92 innen umgreifende Scheibenbremse 94 Bremsträger
98 Bremsbelag 100 Bremsbelag 102 Bremsgehäuse 104 Ansatz 106 Kolbenbohrung 108 Bohrung
110 Führungsbolzen 11 2 Schutzmanschette 114 elastisches Element 116 Kappe 120 innen
umgreifende Scheibenbremse 122 Bremsgehäuse 124 Ansatz 126 Ansatz 1 28 Führungsbolzen
130 Schraube 132 Hülse 1 34 Gewindebohrung 136 Ausnehmung
138 Bohrung
140 elastisches Element 142 Bremsträger 144 innen umgreifende Scheibenbremse 146
Bremsgehäuse 148 Ansatz 150 Bohrung 152 Element 154 Öffnung 156 Bremsträger 158
Führungsbolzen 160 Gleitelement 162 elastisches Element 163 Teflonschicht 164 Gummischicht