DE4418702A1 - Bremsbacke für eine Scheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsbacke für eine Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 33 14 312 A1 schlägt für eine gattungsgemäße Bremsbacke vor, daß die Bremsbacke zur Vermeidung von Bremsgeräuschen über ihre gesamte Fläche eine hohe, weit­ gehend gleichmäßige Strukturdämpfung im hörbaren Fre­ quenzbereich erhält. Konkret wird unter anderem eine Trä­ gerplatte mit weitgehend homogener Steifigkeit beschrie­ ben, z. B. eine Trägerplatte mit auf ihrer Fläche ver­ teilten Versteifungsrippen, beispielsweise mit einer mittleren Versteifung und zusätzlichen Randversteifungen.

Nachteilig bei der bekannten Bremsbacke ist, daß durch die Versteifungsmaßnahmen das Gewicht und die Herstell­ kosten erhöht werden. Entgegen der Absicht, eine homogene Steifigkeit zu erreichen, werden gerade mit Versteifungs­ rippen große Steifigkeitssprünge erzielt, wodurch "zwischen den Rippen" lokale, höhere Schwingungsformen entstehen können. Somit wird die verstärkte Bremsbacke zwar gegen die Grundschwingungsform ausgesteift, es ent­ stehen jedoch zusätzliche höhere Schwingungsformen, die ebenfalls Quietschgeräusche erzeugen können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, von den Bremsbacken ausgehende Quietschgeräusche mit einfachen Mitteln wir­ kungsvoll zu unterbinden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Kerngedanke ist es dabei, anstelle der Einbringung von zusätzlichem Material in eine ebene Trägerplatte (beispielsweise für eine Verrippung) die ebene Träger­ platte selbst so zu verformen, daß sie eine höhere Stei­ figkeit erhält. Hierdurch ergeben sich entscheidende Vor­ teile hinsichtlich des Gewichtes und der Herstellkosten:
Im Vergleich zu einer ebenen Trägerplatte kann eine "bombierte", das heißt gewölbte Trägerplatte bei gleichem Materialaufwand, d. h. gleichem Gewicht hergestellt wer­ den, jedoch mit deutlich höherer Steifigkeit aufgrund der erfindungsgemäßen Formgebung. Die Herstellkosten sind ge­ genüber ebenen Trägerplatten nur geringfügig höher, da die Bombierung durch einfaches Verformen eines ebenen Blechmaterials hergestellt werden kann. Selbstverständ­ lich ist auch die Herstellung von bombierten Trägerplat­ ten durch Metallgießen möglich.

Die eingangs genannte DE-A1 und die Erfindung beschreiten grundsätzlich unterschiedliche Wege zur Verhinderung des Bremsenquietschens:
Bei der DE-A1 wird eine ebene Trägerplatte so versteift, daß sich während des Bremsvorganges aufgrund der homoge­ nen Steifigkeit eine über die gesamte Fläche des Reibbe­ lages annähernd gleiche Flächenpressung ergibt. Damit werden Schwingungsanregungen, die sich durch ungleiche Flächenpressungen ergeben könnten, eliminiert. Die Versteifungsmaßnahmen dienen somit in erster Linie dazu, einen Anregungsmechanismus, wie er durch lokal begrenzte Kraftübertragung zwischen Reibbelag und Bremsscheibe ent­ stehen kann, zu unterbinden.

Im Gegensatz hierzu liegt bei der erfindungsgemäßen Maß­ nahme der Schwerpunkt auf einer Versteifung der Träger­ platte selbst, um deren passive Schwingfähigkeit herabzu­ setzen. Durch die Herabsetzung der Schwingungsamplituden können somit in vielen Fällen sogenannte Stabilitätsgren­ zen eingehalten und damit Quietschgeräusche verhindert werden: Bei Überschreitung der Stabilitätsgrenze kommt es zu einer Koppelung von Bremsbacken-Resonanzen mit Eigen­ frequenzen der Bremsscheibe und Bremssattel-Bauteile. Die durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erzielten Amplitudenreduzierungen ermöglichen in vielen Fällen ein Unterschreiten der Stabilitätsgrenzen und damit eine "stabile" und quietschfreie Bremse.

Vergleichende Schwingformanalysen zwischen Bremsbacken mit ebenen und bombierten Trägerplatten haben ergeben, daß sich die Eigenfrequenzen durch die Bombierung nur un­ wesentlich hin zu höheren Frequenzen verschieben. Wesent­ lich ist jedoch, daß sich die Schwingwegamplituden breit­ bandig über alle Eigenfrequenzen um ca. 30 bis 60% ver­ ringern. Außerdem fehlen bei den Bremsbacken mit bombier­ ten Trägerplatten einige Schwingformen gänzlich. Zusätz­ liche relevante Eigenformen wurden andererseits aber nicht festgestellt.

Aus der DE-AS 24 39 631 ist es zwar bekannt, eine vorge­ wölbte Trägerplatte zur Herstellung einer Bremsbacke zu verwenden. Dadurch soll der im Mittenbereich der Brems­ backe durch die punktuelle Auflage des Bremskolbens ver­ ursachte stärkere Abrieb des Reibbelags ausgeglichen wer­ den. Hierzu wird die in Richtung des Reibbelages gewölbte Trägerplatte mit dem Reibbelag unter Vorspannung verbun­ den, z. B. durch Verklebung. Somit erhält die Träger­ platte im Neuzustand der Bremsbacke einen ebenen Verlauf, nimmt jedoch bei fortschreitender Abnutzung des Reibbe­ lags unter leichter Verformung desselben ihre gebogene Ausgangslage mehr und mehr wieder ein und gleicht hier­ durch einem ansonsten im Mittenbereich des Reibbelags auftretenden Hohlschliff aus. Damit hat die Wölbung der Trägerplatte im Gegensatz zur Erfindung die Aufgabe, für eine ebene Reibbelagoberfläche zu sorgen.

Die eindimensionale Bombierung gemäß Anspruch 2, bei der bei einer rechteckförmigen Trägerplatte zwei geradlinige Kanten verbleiben, hat den Vorteil, daß je nach Ausbil­ dung der Scheibenbremse und den damit individuellen Schwingverhältnissen die geraden Kanten entweder tangen­ tial oder radial zur Bremsscheibe ausgerichtet werden können. Damit kann im Einzelfall abhängig von den kon­ struktiven Gegebenheiten eine optimale Anordnung der Bremsbacken erreicht werden.

Die zweidimensionale Bombierung gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil eines gleichmäßigen, von der Einbaulage unabhän­ gigen Schwingverhaltens. Bei quadratischen Trägerplatten ergibt sich eine im wesentlichen rotationssymmetrische, kugelsegmentartige, allseitig eingezogene bzw. ausge­ stellte Form der Trägerplatte.

Eine Wölbung der Trägerplatte in Richtung des Reibbelages gemäß Anspruch 4 ermöglicht insbesondere bei eindimensio­ naler Wölbung der Trägerplatte eine bessere Bau­ raumausnutzung, da der Bremskolben der Scheibenbremse in die Vertiefung an der Rückseite der Bremsbacke eingreifen kann. Ein Aufschieben der Bremsbacke auf den Bremskolben ist bei einer seitlich offenen Rinne ohne weiteres mög­ lich. Somit verringert sich bei vorgegebenem Abstandsmaß zwischen Bremsscheibe und Bremskolben die nutzbare Reib­ belagdicke gegenüber ebenen Trägerplatten nur unwesent­ lich.

Durch die Wölbung der Trägerplatte gemäß Anspruch 5 nach außen, d. h. entgegen der Richtung der Kraftbeaufschla­ gung durch den Bremskolben, ergibt sich im Vergleich zur Wölbung nach innen (in Richtung der Kraftbeaufschlagung) eine etwas höhere Steifigkeit.

Grundsätzlich ist es jedoch für die geräuschmindernde Funktion der Bremsbacken unerheblich, ob die Trägerplat­ ten in Richtung (Anspruch 4) oder in Gegenrichtung (Anspruch 5) des Reibbelages gewölbt sind.

In einigen Fällen reicht das Einbringen einer Wölbung le­ diglich in Teilbereichen der Trägerplatte (Anspruch 6) aus, um Quietschgeräusche zu verhindern. So neigen z. B. Bremsbacken mit abstehenden Führungsarmen, den sogenann­ ten "Hammerköpfen", gerade im Bereich dieser Führungs­ arme, die zudem frei von Reibbelägen sind, eher zu Schwingungen als in den übrigen Bereichen der Träger­ platte. Daher kann eine Wölbung lediglich der Führungs­ arme die Schwingfähigkeit der gesamten Trägerplatte aus­ reichend herabsetzen.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 7 wird die Steifigkeit der Trägerplatte in ihren Randbereichen erhöht. Hierdurch wird neben der durch die Bombierung erreichten gleichmä­ ßigen Versteifung der Trägerplatte deren Randbereich zu­ sätzlich versteift. Durch die Abkantung in Richtung der Wölbung ergibt sich keine Einschränkung hinsichtlich der nutzbaren Reibbelagdicke.

Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand schematischer Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1, 2 eine erfindungsgemäße Bremsbacke mit rinnenförmig gewölbten Trägerplatte in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3a eine Bremsbacke mit allseitig gewölbter Trägerplatte in perspektivischer Darstel­ lung,

Fig. 3b, c einen Längs- bzw. Querschnitt durch die Bremsbacke der Fig. 3 entsprechend der jeweiligen Schnittverlaufslinien III-III,

Fig. 4 eine Bremsbacke mit asymmetrisch gewölbter Trägerplatte in perspektivischer Darstel­ lung und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer Bremsbacke mit einer gewölbten Trägerplatte, deren Randbereiche in Richtung der Wölbung abge­ bogen sind.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen erfindungsgemäße Bremsbacken 10, 20, 30, 40 und 50. Aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung sind die Bremsbacken 10 bis 50 rechteckför­ mig dargestellt.

Die Bremsbacke 10 (Fig. 1) besteht aus einer Träger­ platte 11 und einem Reibbelag 12. Die Trägerplatte 11 ist nach außen, d. h. vom Reibbelag 12 weg, gewölbt. Hier­ durch entsteht eine Rinne 13, die vom Reibbelag 12 ausge­ füllt wird. Auf der Rückseite der Bremsbacke 10 entsteht eine Erhöhung 14. Um die nutzbare Dicke d₁ des Reibbela­ ges 12 zu erhöhen, sind die geraden Kanten 18 der Träger­ platte 11 reibbelagseitig mit Abflachungen 16 versehen.

Bei der Bremsbacke 20 der Fig. 2 ist die Trägerplatte 21 nach innen, d. h. zum Reibbelag 22 hin, gewölbt. Hier­ durch ergibt sich auf der Rückseite der Bremsbacke 20 eine Rinne 23. Diese Rinne 23 kann in vorteilhafter Weise einen entsprechend geformten Bremskolben aufnehmen, ohne daß gegenüber einer ebenen Trägerplatte in nennenswerten Umfang Bauraum verlorengeht. Durch die Rinne 23 wird die Montage der Bremsbacke 20 in der Weise ermöglicht, daß die Bremsbacke 20 mit einer ihrer gewölbten Kanten 29 in den Spalt zwischen Bremsscheibe und Bremskolben einge­ schoben wird. Abflachungen 26 an den Kanten 28 reduzieren die gesamte Bauhöhe der Bremsbacke 20 bzw. ermöglichen eine hohe nutzbare Dicke d₂ des Reibbelages 22.

Fig. 3 zeigt eine Bremsbacke 30 mit einer Trägerplatte 31, die eine Erhöhung 34 aufweist. Durch die allseitige Wölbung der Trägerplatte 31 nach außen entstehen paar­ weise geradlinige Begrenzungskanten 38a bzw. 38b. Die Bremsbacke 30 zeichnet sich durch gleichförmige Steifig­ keitseigenschaften aus. Die Fig. 3b und 3c verdeutli­ chen die zweidimensionale Wölbung der Trägerplatte 31.

In Fig. 4 ist eine Bremsbacke 40 mit asymmetrischer Wöl­ bung zum Reibbelag 42 hin dargestellt, bei der im Unter­ schied zur Bremsbacke 30 nur drei Kanten 48a bzw. 48b der Trägerplatte 41 geradlinig verlaufen, während die vierte Kante 49 gewölbt ist. Durch die einseitig offene Rinne 43 und die Wölbung nach innen kann die Bremsbacke 40 von der Seite ihrer gewölbten Kante 49 platzsparend auf einen Bremskolben aufgeschoben werden.

Fig. 5 zeigt eine Bremsbacke 50 im Querschnitt. Die Bremsbacke 50 setzt sich aus einer nach innen gewölbten Trägerplatte 51 und einem Reibbelag 52 zusammen. Die Rän­ der 57 der Trägerplatte 51 sind hierbei in Richtung der Wölbung der Trägerplatte 51 nach innen abgebogen. Hier­ durch werden die Randbereiche der Trägerplatte 51 ver­ steift. Die Abbiegung der Randbereiche kann sowohl bei einer rinnenförmigen als auch einer napfförmig ausgebil­ deten Trägerplatte 51 vorgenommen werden.

Claims (7)

1. Bremsbacke für eine Scheibenbremse eines Kraftfahr­ zeuges, bestehend aus einer Trägerplatte und einem Reibbelag, mit Maßnahmen zur Erhöhung der Steifig­ keit der Trägerplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (11, 21, 31, 41, 51) gewölbt ist.

2. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (11, 21) rinnenförmig gewölbt ist.

3. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (31) napfförmig gewölbt ist.

4. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (21, 41, 51) zum Reibbelag (22, 42, 52) hin gewölbt ist.

5. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (11, 31) vom Reibbelag (12, 32) weg gewölbt ist.

6. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wölbung auf Teilbereiche der Trägerplatte beschränkt.

7. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche der Trägerplatte (50) in Richtung der Wölbung abgebogen sind.