DE60116094T2

DE60116094T2 - Festsattelteilbelagscheibenbremse

Info

Publication number: DE60116094T2
Application number: DE60116094T
Authority: DE
Inventors: Lars Severinsson; Hakan Larsson
Original assignee: Haldex Brake Products AB
Current assignee: Haldex Brake Products AB
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: US20030127290A1; US6705437B2; CN1437689A; CN1306182C; RU2269695C2; EP1292780A1; BR0111832A; DE60116094D1; EP1292780B1; WO2001098681A1; SE0002316D0; AU2001266083A1; ATE313733T1; KR100601012B1; KR20030025936A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse mit einem fixierten Bremssattel und einer oder mehreren axial bewegbaren Bremsscheiben. Eine derartige Scheibenbremse ist beispielsweise aus der GB-A-2 230 300 bekannt.
Stand der Technik
Es ist vorbekannt, eine oder mehrere Bremsscheiben einer Scheibenbremse in einer axialen Richtung bewegbar anzuordnen. Sowohl die Bremsscheiben als auch die Bremsklötze sind mit Hilfe einer Druckplatte oder dergleichen bewegbar. Bei einer Anzahl von Bremsscheiben anstelle einer einzelnen Bremsscheibe wird die Bremskraft einer jeden Bremsscheibe reduziert sein. Daher kann die Wartung der Scheibenbremse reduziert sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die thermische Beanspruchung und den Verschleiß von Bremsscheiben und Bremsklötzen zu reduzieren und damit die Häufigkeit des Austausches dieser Teile zu reduzieren.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Risiko an Brüchen in der Bremsscheibe zu reduzieren, indem die thermische Beanspruchung in diesen reduziert wird.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Fahrzeughersteller in die Lage zu versetzen, eine Größe von Scheibenbremse für verschiedene Radgrößen zu benutzen, ohne die Bremsen thermisch zu überlasten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Geräuschentwicklung und den Verschleiß der Verbindung zwischen der Nabe und jeder Scheibe zu eliminieren oder wenigstens zu reduzieren.
Die obige Aufgabe wird gelöst mit Hilfe einer Scheibenbremse, in welcher die Bremsklötze axial bewegbar in dem Bremssattel, der die Belastung der Bremsklötze aufnimmt, geführt werden.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden von einem Fachmann erkannt werden beim Lesen der detaillierten, folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Scheibenbremse gemäß der Erfindung.
2 ist eine Explosionsdarstellung der Scheibenbremse nach 1.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linien III-III von 1.
4, 5a und 5b zeigen eine zweite Ausführungsform der Verbindung zwischen den Bremsscheiben und der Nabe der Scheibenbremse.
6, 7a und 7b zeigen eine dritte Ausführungsform der Verbindung zwischen de Bremsscheibe und der Nabe der Scheibenbremse.
8 bis 11 zeigen verschiedene Alternativen einer Schutzvorrichtung.
12a und 12b zeigen eine abgestutzte Form der Keilverzahnungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Scheibenbremse der Erfindung umfasst einen fixierten Bremssattel 1, der zur Klarstellung in 1 durchsichtig dargestellt ist. Der Bremssattel 1 überspannt eine oder mehrere axial bewegbare Bremsscheiben 2. Bremsklötze 8 sind auf beiden Seiten jeder Bremsscheibe 2 angeordnet. Jeder Bremsklotz 8 umfasst einen Träger 9, der einen Bremsbelag auf einer oder auf beiden Seiten trägt. Jeder Bremsklotz 8 ist vorgesehen, um auf eine Bremsscheibe 2 einzuwirken, wenn die Bremse betätigt wird. Die Bremsscheiben 2 werden auf einer drehenden Nabe 3 aufgenommen. Die Bremsscheiben 2 werden axial bewegbar, aber nicht drehbar in Bezug auf die Nabe 3 gehalten.
In dieser Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke „axial" und „radial" und ähnliche Ausdrücke in Bezug auf die Achse der Nabe 3.
Die Bremsscheiben 2 und die Bremsklötze 8 werden auf der Nabe 3 mit Hilfe einer Druckplatte 6 axial bewegt. In anderen (nicht gezeigten) Ausführungsformen ist die einzelne Druckplatte durch zwei oder mehrere Druckplatten oder dergleichen ersetzt. Dabei wird jede Druckplatte normalerweise mit Hilfe einer jeweils einzelnen Druckeinheit betätigt.
Die Bremsklötze 8, die zwischen den Bremsscheiben 2 angeordnet sind, sind in einer Ausführungsform auf einem einzelnen Träger 9 mit Bremsbelägen auf beiden Seiten des Trägers 9 ausgebildet.
In dem oberen Teil des Bremssattels 1 ist eine Öffnung 18 vorgesehen. Die Bremsklötze 8 werden durch die Öffnung 18 des Bremssattels 1 eingeführt und entfernt. In dem Bremssattel 1 sind zwei Führungsnadeln 7 im Wesentlichen senkrecht zu der (den) Bremsscheibe(n) 2 in longitudinalen Nuten 19 angeordnet. Die Führungsnadeln sind beseitigbar an dem Bremssattel 1 mit Hilfe von Befestigungsnadeln 20 oder anderen geeigneten Befestigungsmitteln befestigt.
Die Träger 9 der Bremsklötze 8 haben kreisförmige Ausnehmungen 12 an den oberen Ecken. Die Ausnehmungen 12 haben die Form von Halbkreisen. In anderen (nicht gezeigten) Ausführungsformen haben die Ausnehmungen andere Querschnittsformen, die an die Form der Nadeln 7 angepasst sind, z.B. oval, rechteckig, polygonal etc. Die Ausnehmungen 12 der Bremsklötze 8 wirken mit den Führungsnadeln 7 zusammen. Die Druckplatte 6 kann mit (nicht gezeigten) Ausnehmungen an den oberen Ecken ausgestattet sein. Weiterhin wirken die Ausnehmungen der Druckplatte 6 mit den Führungsnadeln 7 zusammen. Die Bremsklötze 8 sind an dem Bremssattel 1 mit Hilfe der Führungsnadeln 7 und der Ausnehmungen befestigt und können sich nur in einer axialen Richtung bewegen. Die unteren Kanten der Druckplatte 6 und der Bremsklötze 8 sind mit einem Abstand von der Nabe 3 platziert. Es ist daher ein Spalt zwischen der Nabe 3 und der Druckplatte 6 bzw. den Bremsklötzen 8 vorhanden.
Wenn die Bremsklötze 8 ersetzt werden müssen, werden die Befestigungsnadeln 20, welche die Führungsnadeln 7 an dem Bremssattel befestigen, gelöst. Dann werden die Führungsnadeln 7 aus den Nuten 19 herausgezogen, wodurch die Bremsklötze aus dem Bremssattel 1 herausgehoben werden können. Die neuen Bremsklötze 8 werden durch die Öffnung 18 des Bremssattels 1 abgenommen. Die Führungsnadeln 7 werden dann in die Nuten 19 eingeführt, wodurch die Ausnehmungen 12 der Bremsklötze 8 positioniert werden müssen, um die Führungsnadeln 7 aufzunehmen. Schließlich werden die Führungsnadeln 7 an dem Bremssattel 1 mit Hilfe der Befestigungsnadeln oder dergleichen befestigt.
Die Bremsklötze 8 sind daher in einer axialen Richtung auf den Führungsnadeln 7 bewegbar angeordnet.
In einer alternativen (nicht gezeigten) Anordnung werden die Führungsnadeln durch Widerlager ersetzt, die in dem Bremssattel 1 ausgebildet sind. Die Bremsklötze 8 und, falls möglich, die Druckplatte(n) 6 werden auf den Widerlagern ge führt werden. Der Träger 9 der Bremsklötze 8 weist eine Ausnehmung zum Zusammenwirken mit den Widerlagern auf. Die Form der Ausnehmungen ist an die Form der Widerlager angepasst. Um zu ermöglichen, die Bremsklötze 8 einzuführen und zu beseitigen, sind Schlitze in dem Bremssattel 1 oder angrenzend an die Widerlager ausgebildet.
Wie oben erwähnt, werden die Bremsscheiben 2 auf der Nabe 3 aufgenommen. Während der Bewegung des Fahrzeugs wird sich die Nabe 3 drehen. Die Verbindung zwischen der Nabe 3 und den Bremsscheiben 2 hat in einer ersten Ausführungsform die Form von Keilverzahnungen 4, wie in den 1 bis 3 gezeigt ist. Die Keilverzahnungen 4 erlauben eine axiale Bewegung der Bremsscheiben 2, aber übertragen die Drehbewegung der Nabe 3 auf die Bremsscheiben 2.
Die Oberflächen der Keilverzahnungen können behandelt und/oder beschichtet sein, um einem Verschleiß zu widerstehen und Reibung in der Verbindung zwischen der Nabe 3 und den Bremsscheiben 2 zu reduzieren.
In einer zweiten Ausführungsform, die in den 4 und 5 gezeigt ist, ist die Verbindung zwischen der Nabe 3 und den Bremsscheiben 2 eine Kombination von Keilverzahnungen 4 und Federn 5. Die Federn 5 werden in Ausnehmungen 14, 15 der Nabe 3 bzw. der Bremsscheiben 2 aufgenommen. Die Ausnehmungen 14, 15 der Nabe 3 und der Scheiben 2 haben die Querschnittsform eines Halbkreises. Die Ausnehmungen 14, 15 sind angrenzend voneinander platziert, um einen kreisförmigen Zylinder zu bilden, um die Federn 5 aufzunehmen. Die Federn 5 werden eine axiale Bewegung der Bremsscheiben 2 in Bezug auf die Nabe 3 ermöglichen und die Drehbewegung der Nabe 3 auf die Scheiben 2 übertragen. In den 4 und 5 sind vier Federn 5 in der Verbindung zwischen der Nabe 3 und den Scheiben 2 gezeigt. Ein Fachmann wird erkennen, dass andere Anzahlen von Federn 5 verwendet werden können. Es sollten jedoch wenigstens drei Federn verwendet werden bei einer Teilung von 120°.
Wenn nur ein kleines oder kein Bremsdrehmoment übertragen wird, werden die Federn 5 jede Scheibe 2 zentrieren, um einen Kontakt mit den Keilverzahnungen 4 der Nabe 3 zu vermeiden. Wenn das Bremsdrehmoment ansteigt, werden die Federn 5 elastisch in radialer Richtung deformiert, wodurch die Keilverzahnungen 4 das Bremsdrehmoment übertragen. Der Zweck der Zentrierung der Scheibe 2 mit Hilfe der Federn 5 ist es, Geräusche und Verschleiß zu vermeiden, wenn die Scheibe 2 sich unbelastet dreht.
In einer dritten Ausführungsform, die in den 6 und 7 gezeigt ist, weist die Verbindung zwischen der Nabe 3 und den Bremsscheiben 2 die Form von Federn 5 auf, und es werden keine Keilverzahnungen verwendet. Wie bei der zweiten Ausführungsform werden die Federn 5 in kreisförmigen Zylindern, die durch Ausnehmungen 14, 15 der Nabe 3 bzw. der Bremsscheiben 2 ausgebildet sind, aufgenommen. Wenn kein Bremsdrehmoment übertragen wird, können sich die Scheiben axial bewegen, indem sie auf den Federn 5 gleiten. Aufgrund beispielsweise der Elastizität des Bremssattels 1 besteht ein Bedarf für eine gewisse axiale Bewegung der Scheiben 2 auch während der Übertragung des Drehmoments. Durch Verwendung der elastischen Charakteristika der Federn 5 in axialer Richtung kann diese axiale Bewegung ohne Gleiten erreicht werden, was von Vorteil ist, um Verschleiß zu reduzieren. Auch in diesem Fall werden die Federn 5 die Scheiben 2 zentrieren und damit Geräusche und Verschleiß vermeiden, wenn sich die Scheiben 2 unbelastet drehen.
In einer Abwandlung der letzten Ausführungsform sind einige der Federn etwas größer und weniger steif als die restlichen Federn.
Um die Verbindung zwischen der Nabe 3 und den Bremsscheiben 2 zu schützen, sind Schutzvorrichtungen in dem Spalt zwischen der Nabe und den Bremsklötzen 8 platziert. In axialer Richtung sind die Schutzvorrichtungen zwischen den Bremsscheiben 2 platziert und außerdem an der Außenseite jeder Scheibe 2.
Die Schutzvorrichtungen sollen vor Straßenschmutz und möglicherweise Hitzestrahlung schützen.
In 8 ist die Platzierung der Schutzvorrichtung schematisch dargestellt. Ein Fachmann erkennt, dass die Schutzvorrichtung verschiedene Formen aufweisen kann. In den 9 bis 11 sind drei verschiedene Ausführungsformen der Schutzvorrichtung in dem Bereich A der 8 vergrößert dargestellt.
In einer ersten Ausführungsform (9) ist die Schutzvorrichtung eine Teleskopröhre 10 aus Metall. Die Teleskopröhre 10 ist in axialer Richtung elastisch und wird komprimiert werden, wenn der Abstand zwischen den Scheiben 2 reduziert wird. Die Enden der Teleskopröhre 10 sind an entsprechenden Bremsscheiben 2 befestigt.
In einer zweiten Ausführungsform (10) ist die Schutzvorrichtung eine Metallspirale 13. Die Metallspirale 13 ist aus einem Metallband hergestellt, das gewunden ist, um die Spirale 13 zu bilden. Die Spirale 13 ist ausgebildet, um in axialer Richtung elastisch zu sein, d.h. senkrecht zu den Scheiben 2, und wird komprimiert werden, wenn der Abstand zwischen den Scheiben 2 reduziert wird. Weiter sind die Spiralen 13 in axialer Richtung vorgespannt, um den Abstand zwischen den Scheiben 2 auf der Nabe 3 und möglicherweise außerhalb der Scheiben 2 auszufüllen.
In einer dritten Ausführungsform (11) ist die Schutzvorrichtung ein Textilband 16. Die Enden des Textilbandes 16 sind an den Scheiben befestigt.
In einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform kann die Schutzvorrichtung eine Kombination aus der Teleskopröhre 10 oder Spirale 13 und dem Textilband 16 sein. In diesem Fall ist das Textilband 16 normalerweise innerhalb der Röhre 10 oder der Spirale 13 angeordnet, d.h. direkt angrenzend an der Nabe 3.
Die Schutzvorrichtungen 10, 13, 16 werden verhindern, dass Straßenschmutz zwischen die Nabe 3 und den Bremsscheiben 2 gelangt. Um die Hitzeübertragung zu reduzieren, können die Keilverzahnungen 4 eine abgestutzte (abgeschnittene) Form aufweisen, die in 12 angedeutet ist. Die Form der abgestutzten Keilverzahnungen in 12 wird nur beispielhaft angegeben, und ein Fachmann erkennt, dass sie viele verschiedene Formen aufweisen kann. Durch die abgestutzte Form wird der physische Kontakt zwischen den Bremsscheiben 2 und der Nabe 3 reduziert, und damit wird die Hitzeübertragung verringert. Dies wird natürlich nur für Ausführungsformen zutreffen, die Keilverzahnungen 4 aufweisen.
Bei der Verwendung wird die Scheibenbremse in normaler Weise durch einen Bremsmechanismus 11 betätigt werden, der durch einen (nicht dargestellten) Aktuator betätigt wird, vorzugsweise einen pneumatischen Aktuator. In anderen Ausführungsformen wird ein hydraulischer oder ein elektrischer Aktuator verwendet. Da der Aktuatormechanismus kein Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, wird er hier nicht näher beschrieben. Ein Beispiel für einen Aktuatormechanismus ist in den 1 bis 3 gezeigt.
Wenn die Bremsscheibe aktiviert wird, wird der Bremsmechanismus die Druckplatte 6 oder die Druckplatten in die Richtung hin zu den Bremsscheiben 2 bewegen. Bei dieser Bewegung wird die Druckplatte 6 bzw. werden die Platten die Bremsklötze 8 in Kontakt mit den Bremsscheiben 2 bringen. Mit Ausnahme möglicherweise des letzten Bremsklotzes werden die Bremsklötze 8 und Bremsscheiben 2 von der Druckplatte 6 oder den Platten bewegt. Wenn die Bremsklötze 8 und die Bremsscheiben 2 miteinander in Kontakt kommen, wird die Drehung der Nabe 3 verlangsamt und in normaler Weise gestoppt. Dies wird wiederum die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringern oder wird es stoppen. Die tangentiale Last auf die Bremsklötze 8 wird durch die Führungsnadeln 7 aufgenommen, welche in dem Bremssattel 1 aufgenommen sind.
Ein Fachmann erkennt, dass die Anzahl der Bremsscheiben variiert werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Scheibenbremse, die hauptsächlich für Straßenfahrzeuge vorgesehen ist, umfassend einen fixierten Bremssattel (1), welcher eine oder mehrere Bremsscheiben (2) überspannt, eine oder mehrere Druckplatten (6) und eine Anzahl von Bremsklötzen (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheiben (2) in einer nicht drehenden, aber axial bewegbaren Beziehung auf einer drehenden Nabe (3) mit Hilfe von Federn (5) zum Übertragen eines Bremsdrehmoments von der Bremsscheibe (2) auf die Nabe (3) aufgenommen werden, dass die Bremsklötze (8) im Bremssattel (1), der die Last der Bremsklötze (8) aufnimmt, axial bewegbar geführt werden, und dass der Bremssattel (1) eine Öffnung (18) aufweist, durch welche die Bremsklötze (8) eingeführt und entfernt werden.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte bzw. die Druckplatten (6) auf Führungsnadeln (7), wobei die Nadeln (7) beseitigbar an dem Bremssattel (1) befestigt sind, oder an Widerlagern in dem Bremssattel (1) geführt wird bzw. werden.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklötze (8) Träger (9) mit Ausnehmungen (12) zum Zusammenwirken mit den Führungsnadeln (7) oder den Widerlagern umfassen, und dass die Bremsklötze (8) und die Bremsscheiben (2) axial mit Hilfe der Druckplatte bzw. der Druckplatten (6) bewegt werden.
Scheibenbremse nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bremsklötze (8) eine identische Form aufweisen.
Scheibenbremse nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9) für wenigstens einen Bremsklotz (8) einen Bremsbelag auf beiden Seiten aufweist.
Scheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bremsscheiben (2) vorgesehen sind.
Scheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheiben (2) auf der Nabe (3) mit Hilfe von sowohl Keilverzahnungen (4) als auch Federn (5) axial bewegbar aufgenommen sind, wobei unterhalb eines Schwellwert-Bremsdrehmoments das Bremsdrehmoment von der Bremsscheibe (2) durch die Federn (5) auf die Nabe (3) übertragen wird.
Scheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine Verbindung zwischen den Bremsscheiben (2) und der Nabe (3) sowohl Keilverzahnungen (4) als auch Federn (5) umfasst, wenigstens drei Federn (5) vorgesehen sind.
Scheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (5) Spiralfedern sind, die in axialer Richtung der Bremsscheibe(n) (2) und der Nabe (3) platziert sind; dass die Federn (5) in halbkreisförmigen Ausnehmungen (14, 15) der Nabe (3) bzw. der Bremsscheibe(n) (2) aufgenommen sind; und dass die Federn (5) eine axiale Bewegung der Bremsscheibe(n) (2) erlauben, aber gegen eine radiale Bewegung der Scheibe(n) (2) entgegenwirkt.
Scheibenbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Schutzvorrichtungen (10, 13, 16) an der Nabe (3) axial zwischen und außerhalb der Scheiben (2) eingerichtet sind; dass die Schutzvorrichtungen textile Bänder (16) und/oder Metallröhren (10) oder Spiralen (13) sind; und dass die Schutzvorrichtungen (13, 16) in axialer Richtung vorgespannt sind, aber eine axiale Bewegung der Bremsscheiben (2) nicht behindern.
Scheibenbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass angepasste Oberflächen der Bremsscheibe(n) (2) und/oder der Nabe (3) behandelt sind, um Verschleiß und/oder Korrosion zu widerstehen, und dass die Bremse pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigt wird.
Scheibenbremse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilverzahnungen (4) eine Form aufweisen, um die Hitzeübertragung zwischen den Bremsscheiben (2) und der Nabe (3) zu reduzieren.
Scheibenbremse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilverzahnungen (4) gestutzt sind, um die Hitzeübertragung zu reduzieren.
Scheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Schwellwert-Bremsdrehmomentes das Bremsdrehmoment von der Bremsscheibe (2) durch die Keilverzahnungen (4) auf die Nabe (3) übertragen wird.