DE4418703A1 - Teilbelagscheibenbremse für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilbelagscheiben­ bremse für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Aus der DE-U 68 05 501 ist eine gattungsgemäße Teilbelag­ scheibenbremse bekannt, bei der die Anschläge von ebenen Führungsflächen im Bremssattel gebildet werden. Die Füh­ rungsflächen begrenzen hierbei in Umfangsrichtung eine schachtartige, rechteckförmige und senkrecht zur Brems­ scheibe ausgerichtete Ausnehmung im Bremssattel.

Bezogen auf die für den Betrieb einer Scheibenbremse überwiegend maßgebliche Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges wird bei Bremsbelägen unterschieden nach der Seite des Bremsscheibeneinlaufes und der Seite des Bremsscheiben­ auslaufes. Durch den Selbstverstärkungseffekt auf der Seite des Bremsscheibeneinlaufes kommt es hier zu einem stärkeren Verschleiß des Bremsbelages und damit - bezogen auf die gesamte Belagfläche - zu einem tangentialen Schrägverschleiß. Bei modernen Mehrkolben-Scheibenbremsen sind zum Ausgleich des Selbstverstärkungseffektes schei­ benauslaufseitig Bremskolben größeren Durchmessers als am Scheibeneinlauf vorgesehen. Hierdurch ergibt sich jedoch hinsichtlich der einzelnen Elemente der Scheibenbremse (Kolben, Kolbendichtungen) eine entsprechend große Teile­ vielfalt und damit höhere Herstellkosten.

Des weiteren erfolgt die vollendete Rückstellung der Bremsbacken nicht unmittelbar und sofort nach Beendigung eines Bremsvorganges; vielmehr liegen die Bremsbeläge mit einer Restkraft über eine von der Betriebsdauer der Brem­ se abhängige Zeit noch an der Bremsscheibe an. Erst durch Vibrationen oder durch einen geringfügigen Scheibenschlag in Verbindung mit, der Roll-Back-Wirkung der Kolbendicht­ ringe werden die Bremsbacken zurückgestellt. Das durch das Anliegen der Bremsbeläge entstehende Restbremsmoment führt zu einem entsprechenden Kraftstoff-Mehrverbrauch.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten gattungsgemäßen Teilbelagscheibenbremse zu vermeiden.

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

Kerngedanke ist es dabei, anstelle der senkrecht zur Bremsscheibe gerichteten Führungsflächen die Anschläge mit Abschrägungen zu versehen. Die in Umfangsrichtung der Bremsscheibe wirkende Abstützkraft der Bremsbacken er­ zeugt durch die Abschrägung der Anschläge nunmehr auch eine Kraftkomponente senkrecht zur Umfangsrichtung, d. h. in Axialrichtung der Bremsscheibe.

Zur Vermeidung von Linien- oder Punktberührung und damit zur Minimierung der Flächenpressung (dadurch verbesserte Verschieblichkeit und geringerer Verschleiß) sind vor­ teilhafterweise auch die Belagträger mit entsprechenden Abschrägungen zu versehen.

Durch die Erfindung ergeben sich folgende vorteilhafte Wirkungen:
Gemäß Anspruch 2 erzeugen die erfindungsgemäßen Abschrä­ gungen einen zusätzlichen Anpreßdruck der Bremsbacken am Bremsscheibenauslauf. Dadurch wird eine gleichmäßige Be­ lagabnutzung erzielt. Bei Mehrkolbenbremssättel ist es möglich, sowohl am Scheibeneinlauf wie auch am Scheiben­ auslauf gleich große Bremskolben zu verwenden. Durch das hierdurch mögliche Gleichteilekonzept werden die Her­ stellkosten gesenkt.

In analoger Weise erzeugt nach einem Bremsvorgang die Ge­ wichtskraft der Bremsbacken, die sich an den Abschrägun­ gen der unteren Anschlägen des Bremssattels gemäß An­ spruch 3 abstützt, eine Kraftkomponente, die von der Bremsscheibe weggerichtet ist. Dadurch wird die Rückstel­ lung der Bremsbacken nach einem Bremsvorgang wesentlich unterstützt, wodurch sich das Restbremsmoment reduziert und der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird. Somit ist es durch die einfache und kostengünstige Maßnahme der Ab­ schrägung der Anschläge möglich, entscheidende Vorteile hinsichtlich des Kraftstoffverbrauches zu erzielen, die sich über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeuges auswir­ ken.

Bei Bremsbacken, die bezogen auf die Vorwärtsfahrtrich­ tung hinter der Achsmitte angeordnet sind, lassen sich durch parallel verlaufende Abschrägungen an den oberen und unteren Anschlägen die vorteilhaften Wirkungen nach Anspruch 2 und 3 kombinieren: Einerseits erzeugen die Ab­ schrägungen an den oberen Anschlägen während eines Brems­ vorgangs einen zusätzlichen Anpreßdruck am Bremsscheiben­ auslauf, andererseits "fallen" nach Beendigung des Brems­ vorgangs die Bremsbacken auf die unteren Anschläge, wobei durch die entsprechende Abschrägung die Rückstellung der Bremsbacken von der Bremsscheibe weg unterstützt wird.

Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft bei Leicht­ metall-Bremssätteln ausführen, bei denen die Abstützung über senkrecht zur Bremsscheibe verlaufende Edelstahlbol­ zen erfolgt. Die Edelstahlbolzen reduzieren die Kontakt­ fläche, sind weitgehend verschleiß- und korrosionsfrei und erlauben eine freie Materialwahl für den Bremssattel selbst. Durch die konische Gestaltung der Abstützbolzen gemäß Anspruch 4 kann die Abschrägung der Anschläge in besonders einfacher Weise kostengünstig realisiert wer­ den. Die gegenläufige Konizität der Bolzen auf der Bremsscheibeneinlauf- bzw. -auslaufseite gewährleistet, daß die Bremsbacken über den gesamten Verschiebeweg in einer engen Parallelführung geführt sind.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 vereinigt die vorteilhaften Wirkungen, die durch Maßnahmen nach den Ansprüchen 2 und 3 erzielt werden, an ein und demselben Anschlag: Im unbelasteten Zustand hält die elastische Zu­ satzeinrichtung den Belagträger der Bremsbacke auf Ab­ stand von der Bremsscheibe. Wirkt auf die Zusatzeinrich­ tung infolge einer Bremsung eine Abstützkraft, so ver­ formt sich die Zusatzeinrichtung, so daß die Abschrägung jetzt im Sinne des Anspruchs 2 eine Kraftkomponente in Richtung der Bremsscheibe erzeugt und somit für einen hö­ heren Anpreßdruck sorgt. Nach Beendigung des Bremsvorgan­ ges bewirkt die Rückverformung der durch die Bremskraft elastisch verformten Zusatzeinrichtung auch eine Rück­ stellung der Bremsbacke.

Zwei mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Teilbelagscheibenbremse in schema­ tisierter Darstellung in der Ansicht in Fahrtrichtung und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in eine der Fig. 1 entsprechenden Darstel­ lungsweise.

Fig. 1 zeigt eine um ihre Mittelachse M drehbare Brems­ scheibe 1. Der Pfeil 2 gibt die Drehrichtung der Brems­ scheibe 1 bei Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges an. Zu beiden Seiten der Bremsscheibe 1 ist jeweils eine Brems­ backe 3 angeordnet (nur rechte Seite dargestellt). Die Bremsbacke 3 setzt sich aus einem metallischen Belagträ­ ger 4 und einem Bremsbelag 5 zusammen. Die Bremsbacke 3 ist über ihren Belagträger 4 zwischen einem oberen und einem unteren Anschlag 6 bzw. 7 im Bremssattel 25 ge­ führt. Die Bremsbacken 3 sind, bezogen auf die Fahrtrich­ tung, hinter der Bremsscheibe 1 angeordnet, so daß die Anschläge 6 und 7 etwa vertikal übereinander liegen.

Erfindungsgemäß sind die Anschläge 6 und 7 unter einem Winkel a gegenüber dem Lot L auf die Bremsscheibe 1 abge­ schrägt (Abschrägungen 8 und 9). Der Winkel α ist aus Gründen der Verdeutlichung des Wirkprinzips der erfin­ dungsgemäßen Scheibenbremse gegenüber tatsächlich reali­ sierbaren Abschrägungen stark vergrößert dargestellt. Entsprechend den Abschrägungen 8 und 9 sind auch der obere und der untere Endabschnitt 10 bzw. 11 des Belag­ trägers 4 gleichsinnig abgeschrägt (Abschrägungen 12 und 13). Hierdurch werden die Bremsbacken 3 im Bremssattel 25 über den gesamten Verschleißbereich des Bremsbelages 5 mit gleichmäßig kleinem Spiel in Umfangsrichtung geführt.

Bei Bremsbeginn wird die Bremsbacke 3 zunächst in Rich­ tung des Pfeils 2 von der Bremsscheibe 1 mitgenommen, so­ bald der Bremsbelag 4 an der Bremsscheibe 1 anliegt. Der Weg, über den die Bremsbacke 3 angehoben wird, wird durch den oberen Anschlag 6 begrenzt. Durch die Abschrägung 12 resultiert aus der Kraft in Umfangsrichtung, mit der sich der Belagträger 4 am oberen Anschlag 6 abstützt, eine Kraftkomponente in Richtung der Bremsscheibe 1. Diese Kraftkomponente übt einen zusätzlichen Anpreßdruck des Bremsbelages 5 auf die Bremsscheibe 1 aus, und zwar in dessen bremsscheibenauslaufseitigem Bereich 15. Hierdurch wird die Selbstverstärkungswirkung der Bremse am bremsscheibeneinlaufseitigen Bereich 16 des Bremsbelages 5 kompensiert. Damit wirkt über die gesamte Höhe h des Bremsbelages 5 eine annähernd gleichmäßige Anpreßkraft.

Nach Beendigung des Bremsvorganges wird der Bremskolben durch die Roll-Back-Wirkung des Kolbendichtrings (nicht dargestellt) in Richtung des Pfeils 17 zurückgestellt. Durch während des Fahrbetriebs immer auftretende Vibra­ tionen oder durch einen geringen Seitenschlag der Brems­ scheibe 1 folgen auch die Bremsbacken 3 dieser Rückstell­ bewegung. Erfindungsgemäß wird die Rückstellung dadurch unterstützt, daß durch die korrespondierenden Abschrägun­ gen 9 und 13 infolge der Gewichtskraft der Bremsbacke 3 eine von der Bremsscheibe 1 weggerichtete Kraftkomponente erzeugt wird. Diese Kraftkomponente gewährleistet, daß bereits unmittelbar nach Beendigung des Bremsvorganges ein ausreichendes Lüftspiel s zwischen Bremsscheibe 1 und Bremsbelag 5 erzielt wird. Somit wird ein über eine län­ gere Fahrstrecke wirkendes Restbremsmoment vermieden und damit der Kraftstoffverbrauch gesenkt.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung. Gleiche und gleichwirkende Teile sind mit den glei­ chen Bezugszahlen wie in Fig. 1 versehen.

Der obere Anschlag 18 wird von einem starren Bereich des Bremssattels 25a und einer daran befestigten elastischen Zusatzeinrichtung in Form einer Feder 20 gebildet (gegenüber den übrigen Komponenten der Scheibenbremse vergrößert dargestellt). Die Feder 20 besitzt einen Fe­ derarm 21 gleichmäßer Wandstärke, der unter einem Winkel β gegenüber dem Lot L auf die Bremsscheibe 1 nach unten absteht. Innenseitig ist die Feder 20 mit einer Anlage­ fläche 22 versehen, die unter dem Winkel α gegenüber dem Lot L verläuft.

Der untere Anschlag 26 wird von einem konischen Bolzen 27 gebildet, der sich in Richtung auf die Bremsscheibe 1 verdickt. Durch die Konizität des Bolzens 27 wird auf einfache Weise eine Abschrägung 28 erzielt, die der Ab­ schrägung 13 des unteren Anschlags 7 des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels entspricht. Der Bolzen 27 ist in den Bremssattel 25a beispielsweise eingepreßt oder einge­ schraubt.

Fig. 2 zeigt die Scheibenbremse in ihrem Ausgangszustand ohne Bremsbetätigung. Wird ein Bremsvorgang eingeleitet, so stützt sich die Bremsbacke 3 über den Belagträger 4 in der oben beschriebenen Weise am oberen Anschlag 18 ab. Durch die Abstützkraft wird der Federarm 21 in Umfangs­ richtung der Bremsscheibe 1 abgebogen, bis er an der Flä­ che 22 zur Anlage kommt. Jetzt verläuft die Außenfläche 23 des Federarms 21 gleichsinnig zur oberen Abschrägung 8 des Belagträgers, wodurch in Analogie zum ersten Ausfüh­ rungsbeispiel eine zusätzliche Anpreßkraft am brems­ scheibenauslaufseitigen Bereich 15 des Bremsbelages 5 entsteht.

Nach Beendigung des Bremsvorganges und dem Wegfall der Abstützkraft nimmt die verformte und damit unter Vor­ spannung stehende Feder 20 ihre Ausgangslage wieder ein, indem sich der Federarm 21 nach unten zurückbewegt. Diese Rückstellung des Federarmes 21 drückt aber auch die Bremsbacke 3 über ihren Belagträger 4, der hierzu an sei­ nem oberen Endabschnitt 10 eine Abrundung 24 aufweist, so weit zurück, daß zwangsweise und unmittelbar ein ausrei­ chendes Lüftspiel s erreicht wird.

Selbstverständlich können anstelle der flächigen An­ schlage 6, 7 und 18 auch bolzenförmige Anschläge einge­ setzt werden, wie beispielhaft am unteren Anschlag 26 dargestellt.

Claims (5)

1. Teilbelagscheibenbremse für Kraftfahrzeuge, im wesentlichen bestehend aus einem gegenüber dem Kraftfahrzeugrad verdrehfest angeordneten Bremssat­ tel, der einen Kreisringabschnitt einer Bremsscheibe übergreift, mit Bremsbacken, die jeweils aus einem Belagträger und einem Reibbelag bestehen, mit An­ schlägen am Bremssattel, die die Bremsbacken einer­ seits in Umfangsrichtung der Bremsscheibe abstützen und andererseits senkrecht zur Bremsscheibe ver­ schieblich führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (6, 7, 18, 26) Abschrägungen (12, 13, 22, 28) aufweisen, die bei Abstützung der Belagträger (4) eine Kraftkompo­ nente in Axialrichtung der Bremsscheibe (1) erzeu­ gen.

2. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungen (12) an den bremsscheibenauslaufseitigen Anschlägen (6) eine Kraftkomponente in Richtung auf die Brems­ scheibe (1) erzeugen.

3. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, mit etwa vertikal übereinanderliegenden unteren und oberen Anschlägen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungen (13, 28) an den unteren Anschlägen (7, 26) eine Kraftkom­ ponente in Richtung von der Bremsscheibe (1) weg er­ zeugen.

4. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 2 und 3,, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge als senk­ recht zur Bremsscheibe (1) verlaufende, konisch aus­ gebildete Bolzen (27) ausgeführt sind, wobei sich die oberen Anschläge zur Bremsscheibe (1) hin verjüngen und die unteren Anschläge (26) sich zur Bremsscheibe (1) hin verdicken.

5. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bremsscheibenaus­ laufseitigen Anschläge (18) elastische Zusatzein­ richtungen (Feder 20) aufweisen, die sich unter Wir­ kung der Abstützkraft verformen und nach Beendigung der Abstützung durch ihre elastische Rückverformung die Belagträger (4) von der Bremsscheibe (1) wegbe­ wegen.