-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Punktscheibenbremse mit mehreren
Scheiben für
Kraftfahrzeuge und ein Verfahren zum Betreiben derselben.
-
Wir
verzeichnen mehrere Anmeldungen auf diesem Gebiet der Technik, die
als WO98/26192 und WO98/25804 sowie als WO00/009904 (auch als
GB 2340561 veröffentlicht)
veröffentlicht
sind und später besprochen
werden.
-
Wie
in unseren verschiedenen Anmeldungen auf diesem Gebiet offenbart,
gibt es beträchtliche Vorteile
bei Punktscheibenbremsen (engl. spot-type disc brakes) der Bauart
mit mehreren Scheiben. Diese Vorteile betreffen alle hauptsächlich Aspekte
der Bauweise mit mehreren Scheiben oder doch daraus resultierende
Merkmale, wie beispielsweise die beträchtlich größere Reibfläche, die zum Bremsen zur Verfügung steht.
-
Wir
haben herausgefunden, dass sich Vorteile auch im Hinblick auf scheinbar
nicht verwandte technische Bereiche ergeben, wie zum Beispiel ABS-Bremssysteme
und Braking-by-Wire, ganz abgesehen von der Möglichkeit, das System bei hydraulischen
Drücken
zu betreiben, die um vieles geringer sind als diejenigen, die normalerweise
bei herkömmlichen
Punktscheibenbremsen der Bauart mit einer Scheibe verwendet werden.
-
Jedoch
sind diese Vorteile, so wichtig sie auch sind, technisch mit der
Forderung nach einer effektiven Befestigung und einer dynamischen
Kontrolle der axial verschiebbaren Scheiben verbunden, und ein wichtiger
Aspekt bei der Weiterentwicklung von Scheibenbremsen auf diesem
Gebiet betrifft daher verbesserte Anordnungen für die Befestigung und die dynamische
Kontrolle der mehreren axial bewegbaren Bremsscheiben.
-
So
wird man es beispielsweise zu schätzen wissen, dass bei einer
Bremse mit zwei axial bewegbaren Scheiben durch verbesserte Leichtigkeit
und Kontrolle der axialen Bewegung (so klein diese auch sein mag)
vor der Berührung
der Reibflächen
und durch verbessertes Einhalten der Scheibenlage für den präzisen vollflächigen Kontakt
der Reibflächen und
schließlich
allgemein durch das Vorsehen eines Systems zum Befestigen und Bewegen
der Scheiben, wodurch die Baugruppe der beiden axial bewegbaren
Scheiben (obwohl sie die freie und kontrollierte axiale Bewegung
der Scheiben bietet) mit einer strukturellen und dynamischen Festigkeit
arbeitet, die mit derjenigen von Scheibenbremsen mit einer festen Scheibe
vergleichbar ist, ein technischer Vorteil für den Betrieb der Bremse erzielbar
ist.
-
Im
Hinblick darauf sollen die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung verschiedene Aspekte der Befestigung
der Bremsscheiben verbessern, besonders die Einheit ihrer Bewegung
als Funktion ihrer verschiebbaren Befestigung hinsichtlich der zentralen
Nabe, die sie trägt.
Eine Aufgabe der vorliegen Erfindung besteht darin, ein Verfahren und
eine Vorrichtung anzugeben, die Verbesserungen hinsichtlich eines
oder mehrerer der oben angesprochenen Aspekte oder aber auch Verbesserungen
im Allgemeinen bietet.
-
Gemäß vorliegender
Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben, wie
sie in den zugehörigen
Ansprüchen
definiert sind.
-
Bei
einem Ausführungsbeispiel
der im Folgenden beschriebenen Erfindung ist eine Scheibenbremse
vorgesehen, bei der zwei drehbare Bremsscheiben auf einer dafür vorgesehenen
Befestigungsnabe derart angeordnet sind, dass sie beim Betrieb eine
axiale Gleitbewegung auf der Nabe ausführen und mit zumindest drei
Reibelementen, die jeweils zwischen den Bremsscheiben liegend angeordnet
sind, in Reibkontakt treten können.
Federmittel sind an am Umfang beabstandeten Stellen um die Bremsscheiben
herum angeordnet, um zwischen den Bremsscheiben und ihrem Befestigungsteil
zu wirken. Die Federmittel sind axial so angepasst, dass sie die
beiden Scheiben an ihren am Umfang beabstandeten Stellen überspreizen
und eine Federvorspannung zwischen den Scheiben und ihrem Befestigungsteil
ausüben,
wobei die Anordnung derart ist, dass die Federmittel und die Scheiben
beim Gebrauch der Bremse gleichzeitig in axiale Richtung bewegt
werden.
-
Entsprechend
enthält
bei einem Ausführungsbeispiel
das Verfahren zum Betreiben der Bremse den folgenden Schritt: Bewirken,
dass sich die zumindest zwei Bremsscheiben auf die Betätigung des
Betätigungsmittels
hin zunächst
als eine Einheit zusammen bewegen bis eine der Scheiben durch den
Kontakt mit einem axial befestigten Reibelement (normalerweise ist
dies das Reibelement, das an der Endstruktur des festen Bremssattels
angebracht ist) in ihrer axialen Bewegung angehalten wird, woraufhin
sich die andere Scheibe auf die eine Scheibe axial zu bewegt. Mit
anderen Worten: Bei diesem Ausführungsbeispiel
müssen
sich die beiden Scheiben, die sich zwar zuerst beim Ausgleichen
von Zwischenräumen
als Einheit bewegen, dann aufeinander zu bewegen, indem eine der
Scheiben anhält und
die andere ihre Bewegung fortsetzt. Die in den Ausführungsbeispielen
offenbarte Federstruktur ermöglicht
eine derartige Relativbewegung in diesem Stadium bei der Anwendung.
Genauer gesagt: Beim Einsetzen der Bremsbetätigung, bewirkt die anfängliche
axiale Bewegung der inneren Bremsscheibe, dass diese die mittlere
Reibelementgruppe mitnimmt, dann wird die äußere Scheibe durch den Kontakt
mit dem festen äußeren Reibelement
angehalten und die innere Scheibe setzt ihre Bewegung auf die äußere Scheibe
zu fort, wobei sie die mittlere Reibelementgruppe in Kontakt mit
der äußeren Scheibe
schiebt.
-
Sollen
sich also die Bremsscheiben wie oben beschrieben als eine Einheit
bewegen, gefolgt von einer Reihe von Klemmschritten, wenn die (normalerweise äußere) Scheibe
mit ihrem festen Reibelement in Kontakt tritt, so ist es demnach
notwendig, dass die Reibkräfte
zwischen den potentiell relativ bewegbaren Teilen so ausgelegt sind,
dass das gewünschte Ergebnis
erzielt wird. Anders ausgedrückt:
das Maß an
Reibung zwischen den Bremsscheiben selbst und ihrer Befestigungsnabe
gegenüber
dem entsprechenden Maß an
Reibung zwischen den Federmitteln und den Scheiben muss derart sein,
dass die Federmittel/Federn die erforderliche axiale Bewegung der
Scheiben erzeugen können.
-
Entsprechend
ist das richtige Maß an
Reibkraft zwischen den Federmitteln/Federn und der Nabe selbst erforderlich.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Federmittel durch die in den Federn ausgebildeten Aufnahmen
effektiv formschlüssig
mit der inneren Bremsscheibe verkeilt oder gekoppelt. Wenn jedoch keine
formschlüssige
Kopplung vorgesehen ist und auf Reibkontakt zurückgegriffen wird, sind angemessene
Federkraft und Reibkontaktbereiche notwendig, um die erforderliche
Bewegung der Feder mit den Bremsscheiben als eine Einheit zu erhalten.
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Anordnung derart, dass sich zwar die Bremsscheiben
selbst bei Auslösen
der Bremsbetätigung
gleichzeitig axial bewegen, die Federmittel oder Federn selbst sich
zu diesem Zweck jedoch nicht unbedingt mit den Bremsscheiben axial
bewegen müssen.
Zwar ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine der beiden
Bremsscheiben selbst in einer dafür vorgesehenen festlegenden
Aufnahme aufgenommen oder festgelegt und die andere ist bezüglich einem
axial verlaufenden Abschnitt der Federbaugruppe frei verschiebbar,
so dass die gleichzeitige Bewegung beider Scheiben notwendigerweise
die gleichzeitige Bewegung der Feder- oder Federmittelstruktur bedeutet,
jedoch muss dies nicht zwangsläufig
für alle
praktischen Ausführungen
der Erfindung erforderlich sein.
-
Ein
wichtiger praktischer Aspekt der Funktionsweise der Federmittel
oder Federn bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen betrifft ihre
doppelte Funktion, nämlich
dass sie erstens eine nach außen
gerichtete Vorspannung auf die Bremsscheiben ausüben, so dass eine stabilisierende
und die Scheibe kontrollierende Wirkung unter den dynamischen Bedingungen
des Gebrauchs der Scheiben bereitgestellt wird. Das heißt, es wird
ein Kippsicherungseffekt für
die Scheiben erzeugt, der unter den dynamischen Bedingungen des
Gebrauchs der Bremse von wirklicher praktischer Bedeutung ist.
-
Zweites
dienen die Federmittel oder Federn auch dazu sicherzustellen, dass
die zwei oder mehr Scheiben, die axial verschiebbar auf ihrer zugehörigen Nabe
angeordnet sind, zur Bremsauslösung gleichzeitig
auf die auf die Baugruppe ausgeübte
Betätigungskraft
reagieren, anstatt nacheinander zu reagieren, wie aufgrund der Tatsache,
dass der auf die Baugruppe ausgeübte
Betätigungsschub
von einer nur auf einer Seite liegenden Baugruppe aus Kolben und
Zylinder stammt, zu erwarten wäre.
-
Wir
haben herausgefunden, dass es wichtige praktische Implikationen
dafür gibt,
die Bremsscheiben so anzuordnen, dass sie sich auf die Bremsauslösung hin
gleichzeitig bewegen, darunter solche Faktoren wie ausgeglichene
Reaktion auf die Bremsauslösung
und das Vermeiden von ungleichmäßiger Reibung
oder Abnutzung der Reibelemente.
-
Solche
Faktoren sind von maßgeblicher
Bedeutung, wenn immer längere
Wartungsintervalle für Verschleißteile bei
Kraftfahrzeugen erreicht werden sollen.
-
Wir
haben also herausgefunden, dass bei der Befestigung von axial verschiebbaren
Bremsscheiben für
die Betätigung
durch hydraulische, mechanische oder elektrische Betätigungsmittel,
besonders bei Baugruppen, bei denen der Betätigungsschub von einem Betätiger auf
nur einer Seite der Vorrichtung stammt, beträchtliche praktische Vorteile erzielt
werden können,
wenn eine Anordnung verwendet wird, bei der die Bremsauslösung durch
das gleichzeitige Bewegen beider oder aller Bremsscheiben begonnen
wird. Wie wir ferner herausgefunden haben, kann dies durch eine
gemeinsame Baugruppe aus Scheibe und Vorspannfeder erreicht werden, bei
der jede der zwei oder mehr Scheiben auf mindestens drei Federn
oder Federmitteln gelagert ist, die zwischen den Scheiben und der
Befestigungsnabe wirken. Zudem haben wir herausgefunden, dass durch
Verwenden einer Federstruktur, bei der jede Feder eine beträchtliche
axiale Ausdehnung oder Länge
hat, so dass beide Bremsscheiben darauf aufgenommen werden können, eine
Wirkung auf die Zweischeibengruppe (oder die Baugruppe mit mehreren
Scheiben) erzielt werden kann, durch die die Scheiben eine sehr
starke Neigung haben, sich (unter der Betätigungskraft) gleichzeitig
bezüglich
der Befestigungsnabe zu bewegen. Sobald das Bremsen ausgelöst wird,
erhält
man dadurch einen sofortigen Kontakt von Reibflächen auf beiden Seiten der
Bremse, anstatt den herkömmlichen
stufenweisen Kontakt. Somit sind der Verschleiß der Reibelemente und die
Ausbreitung der kinetischen Energie bei den Reibelementen gleichmäßiger. Kurz
gesagt: Die Reibflächen
auf der nicht betätigenden
Seite der Bremse kommen nicht als letzte in Kontakt, sondern sie
kommen tatsächlich
im Wesentlichen gleichzeitig mit den an den Betätigungszylinder (falls ein
solcher verwendet wird) angrenzenden Reibflächen in Kontakt.
-
Um
eine derartige gleichzeitige Bewegung zu erzielen, befestigen die
Ausführungsbeispiele
der Erfindung die Baugruppen aus den beiden Scheiben und den Federn
gewöhnlich
derart, dass die resultierende durch Federkraft vorgespannte (und
verbundene) Struktur auf die Betätigungskräfte im Wesentlichen
als unitäre
Struktur reagiert. Wie in den Zeichnungen zu erkennen ist, berührt diese
Struktur die Struktur der Befestigungsnabe tatsächlich nur an vier (je Feder)
recht weit beabstandeten und symmetrisch angeordneten Stellen, so
dass die Möglichkeit
der Entwicklung von Reibkraft minimiert ist.
-
Die
Anordnung ist derart, dass das Maß an Reibkräften zwischen dem Federmittel
oder der Feder und den axial verschiebbaren Bremsscheiben selbst
derart ist, dass vorzugsweise eine Gleitbewegung der gesamten Baugruppe
aus den beiden Scheiben und den mehreren Federn begünstigt wird, anstelle
von separaten Bewegungen der Scheiben bezüglich der Federn. Dies wird
durch die grundlegende Bauform der Federn und ihre Wechselwirkung mit
der Struktur der Bremsscheiben erreicht. Bei der inneren Bremsscheibe,
die in einer Aufnahmenut oder einer Positionierhilfe (der Federn)
angeordnet ist, wird eine axiale Bewegung relativ zu der Feder logischerweise
kaum auftreten. Bei der anderen Scheibe jedoch, ist eine axiale
Bewegung der Scheibe relativ zu dem axial verlaufenden Trageabschnitt
jeder Federbaugruppe durchaus möglich
und sogar notwendig, um den vollen Reibkontakt der Bremse nach dem
anfänglichen
leichten Kontakt der Reibflächen zu
erhalten. Dieser wird natürlich
ganz leicht durch die Gleitbewegung der zweiten oder äußeren Scheibe
entlang dem linearen (eher linearen) Abschnitt der Federbaugruppen
erzeugt. Selbstverständlich
beeinflusst der Unterschied der Leichtigkeit der axialen Bewegung
der beiden Bremsscheiben bezüglich
der Federbaugruppen nicht die Leichtigkeit, mit der sich die gesamte
Struktur aus den beiden Scheiben und den Federbaugruppen als ein
Körper
relativ zur Befestigungsnabe bewegen kann, um das Bremsen auszulösen. Diese
Bewegung ist in ihrem tatsächlichen
Ausmaß nur
recht begrenzt und beläuft
sich auf Abstände
in der Grö ßenordnung
von wenigen Millimetern. Diese Bewegung ist jedoch von großer praktischer
Bedeutung, was das korrekte Funktionieren der Bremse betrifft.
-
Ein
Aspekt der Konstruktion der Federmittel, durch die das nicht sequentielle
Bewegen der Bremsscheiben beim Auslösen der Bremse erreicht wird, ergibt
sich dadurch, dass axiale Verbindungsmittel vorgesehen sind, die
die axial verschiebbaren Bremsscheiben verbinden und dazu dienen,
eine dynamische Befestigung für
diese zu bieten, wobei sie das gleichzeitige Bewegen der Scheiben
bei Betätigung
der Bremse durch den physikalischen Kontakt an ihren Innenrändern fördern, während das
Verbindungsmittel selbst so angebracht ist, dass es eine axiale
Gleitbewegung bezüglich
der Befestigungsnabe der Bremsscheibe ausführen kann. Ein unabhängiger Aspekt
der vorliegenden Erfindung sieht entsprechend axiale Verbindungsmittel
vor, die dazu geeignet sind, zumindest zwei axial verschiebbare Bremsscheiben
für die
gleichzeitige axiale Gleitbewegung bei Bremsauslösung miteinander zu verbinden.
Bei Ausführungsbeispielen
enthält
das Verbindungsmittel Federmittel, die dazu geeignet sind, die Scheiben
mittels Federkraft bezüglich
ihrer Befestigungsnabe nach außen
vorzuspannen.
-
Bei
vorstehender Offenbarung lag der Schwerpunkt auf der nicht sequentiellen
oder unitären
axialen Bewegung der Bremsscheiben beim Auslösen des Bremsvorgangs, und
eine derartige Bewegung der Bremsscheiben ist aus den oben genannten Gründen wichtig,
zumindest in der Auslösphase
des Bremsvorgangs. Im Folgenden werden die nachfolgenden Schritte
der Bewegung der Bremsscheiben ausführlicher besprochen und deren
Wichtigkeit betrachtet.
-
Aus
der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass sich, wenn die Bremsbetätigung durch einen
Betätiger
auf nur einer Seite der Baugruppe erfolgt beim Auslösen eines
Bremsvorgangs zuerst nur eines der Reibelemente axial bewegt, bis
es die angrenzende (normalerweise die innere) Bremsscheibe berührt. Diese
Scheibe beginnt dann sich axial zu bewegen und entsprechend den
Merkmalen der Ausführungsbeispiele
der Erfindung bewirkt das Federmittel oder Verbindungsmittel, dass
auch die äußere Scheibe
anfängt
sich axial zu bewegen. Es ist diese zuletzt genannte gleichzeitige
Bewegung der äußeren oder
anderen Scheibe (als eine Einheit mit der inneren Scheibe), die
dieses Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung von zuvor vorgeschlagenen Bremsen in
dieser Hinsicht unterscheidet.
-
Bei
vorher vorgeschlagenen Bremsen dieser Art, bei denen die äußere oder
andere Scheibe sich nicht als Einheit mit der inneren Scheibe bewegt,
gibt es eine Reihe von Kontakten, die damit beginnt, dass das innere
Reibelement die innere Seite der inneren Scheibe berührt, gefolgt
von der axialen Bewegung dieser Scheibe bis sie das mittlere oder
das nächste Reibelement
berührt,
welches dann beginnt sich axial zu bewegen und darauf die innere
Seite der äußeren Scheibe
berührt
und die axiale Bewegung dieser Scheibe in Gang setzt, die andauert
bis die Scheibe das feste äußere Reibelement
berührt,
worauf sich die Baugruppe im Allgemeinen in einem axial „festen" Zustand befindet,
in dem die Hauptbremsaktion beginnt. Es ist also zu erkennen, dass
bei dieser Reihe von Kontakten die innere Scheibe (oder zumindest die
an den Betätiger
angrenzende Scheibe) diejenige ist, die den ersten und andauernden
Reibkontakt mit den an sie grenzenden Reibelementen hat, und dass die
andere Scheibe etwas später
in dieser Sequenz in Reibkontakt tritt. Zugegebenerweise sind die
Zeitabstände
nur kurz und dieser anfängliche
Reibkontakt ist hinsichtlich der Beanspruchung im Vergleich zur
Hauptbremsaktion nur schwach. Dennoch sind diese Faktoren bei den
heutigen Straßenbedingungen
wichtig und wirken sich messbar auf die Abnutzung der Bremsscheiben
aus. Hier ist zu erkennen, dass es bei vorher vorgeschlagenen Entwicklungen eine
Tendenz dahingehend gibt, dass die an den Betätiger angrenzende Bremsscheibe
bei solchen Situationen stärker
abgenutzt wird als die andere Scheibe.
-
Die
Ausführungsbeispiele
der Erfindung ändern
diesen Zustand deutlich, indem sie Federmittel oder Verbindungsmittel
vorsehen, was den Effekt hat, dass beide Scheiben gleichzeitig in
die Betätigungsrichtung
bewegt werden, so dass es eher zum im Allgemeinen gleichzeitigen
Reibkontakt beider Scheiben mit ihrem jeweiligen Reibelement (äußere Seite) kommt,
wodurch der Ausgleich der Abnutzung gefördert wird.
-
Außerdem ergibt
sich der folgende zusätzliche
Effekt der Ausführungsbeispiele
der Erfindung. Der Ausgleich der Abnutzung, der sich aus der gesteigerten
Gleichzeitigkeit des Reibkontakts der Bremsflächen ergibt, hat wie folgt
einen weiteren und weniger direkt erwarteten Effekt. Während der
Hauptbremsphase jeder beliebigen Bremsanwendung, bei der der Großteil der
kinetischen Energie an den Reibelementen in Wärme umgewandelt wird, ist die
axial feste (geklemmte) Baugruppe aus Reibelementen und Bremsscheibe
(so haben wir herausgefunden) hinsichtlich der Beanspruchungen zwischen
den Reibelementen durch die Gesamtheit der direkt vorangehenden
Schritte der Bremsauslösung
stark beeinflusst. Man glaubt, dass dieser Effekt gerade daraus resultiert,
dass die Baugruppe tatsächlich
fest und bezüglich
ihrer Bauelemente reibschlüssig
in Kontakt ist, anstatt sich in einem etwas beweglicheren Zustand
zu befinden, in dem Ungleichheiten (der Beanspruchungen zwischen
den Flächen)
ausgeglichen werden könnten.
Mit anderen Worten: Wenn (wie bei den oben besprochenen zuvor vorgeschlagenen
Anordnungen) ein streng sequentieller Aufbau von Reibkontakten,
der mit dem endgültigen
Kontakt der Außenfläche der äußeren Scheibe
mit dem festen äußeren Reibelement
abschließt,
zusammen mit einer entsprechenden progressiven Steigerung der Klemmkräfte und
Beanspruchungen zwischen den Reibelementen und den Scheiben vorliegt,
so hat dies folgende Konsequenz: Die progressive Natur der Reibungsbeanspruchung,
die dem endgültigen Festklemmen
vorangegangen ist, wird tendenziell zu einem gewissen Grad unter
den Bedingungen der endgültigen
und maximalen Bremskraft (oder Klemmwirkung) erhalten. Anders gesagt:
Die Ungleichheiten, die der sequentielle Aufbau des Bremsens bewirkt,
bleiben zu einem gewissen Grad bis zum Ende erhalten und es besteht
eine Tendenz, dass die zuerst kontaktierte Scheibe (gewöhnlich die innere
Scheibe) bevorzugt beansprucht und entsprechend abgenutzt wird.
-
Die
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sehen ein direktes Mittel vor, um diesen Effekt zumindest
teilweise zu kompensieren, so dass eine gleichmäßigere und eher gleichzeitige
Erzeugung der Klemmwirkung sowohl in der Phase der Bremsauslösung als
auch in der direkt folgenden Hauptbremsphase vorliegt. Als Folge
daraus ist die Abnutzung der Bremsscheiben voraussichtlich gleichmäßiger und das
Wartungsintervall zwischen einem erforderlich werdenden Austausch
der Scheibe verlängert sich
voraussichtlich.
-
Die
GB-A-23 40 561 (auch als WO 00/009904 veröffentlicht) offenbart eine
Scheibenbremse mit zwei verschiebbaren Scheiben mit vier Blattfedern,
die zwischen den Scheiben und der Befestigungs- und Antriebstrommel
wirken. Wie im ersten Absatz auf Seite 7 angegeben, ist jede Feder 32 im
Umfangszentrum einer der Flächen 20a der
Nabe mittels einer zentralen Schraube 36 gesichert, die durch
ein Loch 32a in der Feder 32 verläuft und
in die Nabe 16 eintritt. Jede Feder erstreckt sich axial
auf der Nabe über
den Bereich der axialen Bewegung beider Scheiben 12 und 14,
so dass beide Scheiben 12 und 14 ständig mit
allen vier Federn 32 in Kontakt stehen. Aus dieser Offenbarung
ist ersichtlich, dass die befestigten Federn mit den Scheiben in
Kontakt stehen und die Federn bezüglich der festen Federn mit
starken Einbußen
bei der Reibung gleiten müssen.
-
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beispielhaft
beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer Baugruppe aus Scheibenbremse mit zwei
Scheiben und Befestigungsnabe mit einer zugehörigen Baugruppe aus Drahtfeder
oder Federmittel;
-
2 eine
Ansicht der Baugruppe der 1, bei Pfeil
II in 1 betrachtet.
-
Wie
in den Zeichnungen dargestellt, enthält eine Punktscheibenbremse 10 für Kraftfahrzeuge zwei
drehbare Bremsscheiben 12, 14 und eine drehbare
Befestigung 16 für
die Bremsscheiben, die diese Drehung zulässt und die dazu geeignet ist,
die Bremsscheiben anzutreiben und abzubremsen, und auf die eine
Bremswirkung durch die Bremsscheiben ausgeübt werden kann, wenn die Scheibenbremse betätigt wird.
-
Zwei
Paare von Reibelementen 18, 20 und 22, 24 sind
vorgesehen und dazu geeignet, mit Bremsflächen 26, 28 und 30, 32 auf
einander abgewandten Seiten der Bremsscheiben 12, 14 reibschlüssig in
Kontakt zu treten, um auf die Betätigung von dafür vorgesehenen
Betätigungsmitteln
(bei 34 grafisch dargestellt) hin das Bremsen zu bewirken.
-
Die
Bremsscheiben 12, 14 sind beim Gebrauch unter
der Wirkung der Reibelemente 18 bis 24 und unter
der Wirkung der Betätigungsmittel 34 beim Bremsen
bezüglich
der drehbaren Befestigung 16 axial verschiebbar.
-
Federmittel 36 sind
an am Umfang beabstandeten Stellen um die Bremsscheiben herum vorgesehen
und dazu geeignet, an diesen Stellen zwischen den Bremsscheiben
und ihrer drehbaren Befestigung 16 zu wirken.
-
In 1 ist
nur ein Federmittel 36 dargestellt, doch sind mindestens
drei Federmittel vorgesehen, und gewöhnlich werden zumindest ungefähr sechs
dieser Federbaugruppen verwendet. Die Anzahl der verwendeten Federbaugruppen
richtet sich im einzelnen Fall nach den Konstruktionsdetails der Scheibenbremse
und den dynamischen Faktoren, die sich aus der Verwendung ergeben,
in Zusammenhang mit der Bauweise der Federmittel selbst.
-
Das
Federmittel 36 ist so konstruiert und angeordnet, dass
es in der Lage ist, die beiden Scheiben 12, 14 jeweils
an den mehreren am Umfang beabstandeten Stellen um die Scheiben
herum zu überspreizen.
Beim Gebrauch wirken die Federmittel derart, dass sie eine federnde
Vorspannung ausüben, die
zwischen den Scheiben und der drehbaren Befestigung oder Nabe 16 gerichtet
ist, so dass eine Kippsicherungsfunktion zusammen mit dem erforderlichen
Maß an
dynamischer Kontrolle der Scheiben bereitgestellt wird.
-
Wie
im Folgenden und unter Bezugnahme auf die Struktur der Federmittel 36 ausführlicher
erläutert
wird, sind die Federmittel 36 und die zugehörigen Bremsscheiben 12, 14 derart
angeordnet, dass sie sich gleichzeitig in axiale Richtung bewegen, wenn
der Bremsvorgang durch die Betätigungsmittel ausgelöst wird.
-
Zu 2 ist
zu bemerken, dass einige Elemente der Struktur der Scheibenbremse 10 rein
grafisch dargestellt sind. Dies betrifft unter anderem das bereits
erwähnte
Betätigungsmittel 34 (das
gewöhnlich
aus einem oder mehreren mit einer vom Fahrer betätigten Geberzylinder-Baugruppe
hydraulisch verbundenen Hydraulikzylindern besteht). Entsprechend
ist der Bremssattel 38 (eine feste Struktur, die zum verschiebbaren
Halten der Reibelemente 18, 20, 22 und 24 dient
und eine befestigte Endstruktur 40 an ihrem äußeren Ende
hat) grafisch angedeutet. Der Bremssattel hat an seiner Innenseite
eine geeignete konstruktive Integration (mit dem Bremssattel) für die Betätigungsmittel 34 in
Form einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Baugruppe.
-
Die
Reibelemente 18, 20, 22 und 24 sind
gewöhnlich
als eine Baugruppe aus Bremsbelägen
mit zugehörigen
Trägerplatten
aus Metall konstruiert, die dazu dienen die Reibelemente auf von
dem Sattel 38 bereitgestellten Axialführungsmitteln zu tragen. Die zwischen
den Scheiben angeordneten Reibelemente 20, 22 sind
gewöhnlich
als eine Struktur mit einer zweiseitigen zentralen Trägerplatte
aus Metall konstruiert, die effektiv zwischen den Scheiben liegend angeordnet
ist und beim Auslösen
des Bremsvorgangs in reibschlüssigen
Kontakt mit diesen geklemmt wird.
-
Bei
der detaillierten Betrachtung der tatsächlichen Konstruktion der Federmittel 36 ist
zunächst
zu beachten, dass bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 das Federmittel 36 in
Form einer Drahtfeder 42 mit im Wesentlichen kanalförmigem Format
vorliegt, die Seitenschenkel 44, 46 und einen unteren
Verbindungsschenkel 48 hat.
-
Das
Federmittel 36 hat zwei Hauptfunktionen, nämlich eine
Federfunktion und eine die Scheiben verbindende Funktion. Diese
werden nun der Reihe nach besprochen.
-
Zunächst die
Federfunktion: Wie in 2 dargestellt, haben die Seitenschenkel 44, 46 beim Gebrauch
ein eher abgeflachtes 50 Profil gegenüber ihrem span nungsfreien Profil 52,
wodurch eine nach außen
gerichtete Federkraft auf die äußere Scheibe 14 ausgeübt wird.
Auf ähnliche
Art und Weise sind die inneren Enden der Seitenschenkel 44, 46 des
Federmittels 36 durch Federkraft nach oben vorgespannt,
um eine ähnliche
Kraft auf die innere Scheibe 12 auszuüben. Diese Federvorspannkräfte werden beim
Zusammenbau der Scheiben mit der zentralen drehbaren Befestigungsnabe 16 aufgebaut,
was mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß der Offenbarung
in einer unserer beim britischen Patentamt anhängigen Patentanmeldungen bequem
erreicht wird.
-
Die
gemäß vorstehender
Beschreibung erzeugten Federkräfte
wirken derart, dass die Scheiben unter den dynamischen Betriebsbedingungen
in einem nicht gekippten Zustand gehalten werden.
-
Nun
zur Verbindungsfunktion der Federmittel 36: Diese Funktion
wird gleichfalls von den Federmitteln bereitgestellt, unterscheidet
sich aber technisch gesehen von der Kippsicherungsfunktion, wie
aus der folgenden Beschreibung hervorgeht.
-
Wie
in den Zeichnungen dargestellt, verlaufen die Seitenschenkel 44, 46 der
Drahtfeder 42 jeweils axial bezüglich der Scheiben und dienen
dazu, die Scheiben an ihren Innenrändern auf eine Art und Weise
zu verbinden, die beim Gebrauch das folgende Ergebnis erzielen soll:
Beim Auslösen
des Bremsbetätigungsmittels 34 bewirkt
der so erzeugte axiale Schub die gleichzeitige axiale Bewegung beider Scheiben
auf den geklemmten Zustand zu, in dem sich die Reibelemente 18 bis 24 mit
den Reibflächen der
Scheiben 12, 14 vollkommen in reibschlüssigem Kontakt
befinden.
-
Wie
aus 1 und dem im Wesentlichen kanalförmigen Format
der Drahtfeder 42 deutlich hervorgeht, bietet diese effektiv
zwei Verbindungsmittel 54, 56, die die Scheiben
für eine
derartige axiale Bewegung beim Gebrauch axial verbinden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
enthält
jedes der Verbindungsmittel 54, 56 eine im Wesentlichen
kanalförmige,
die Scheibe festlegende Aufnahme 58, die (um in vertieften
Aufnahmen 59 auf der Scheibe 12 aufgenommen zu
werden) an der Innenseite der Baugruppe auf der Innenseite der Baugruppe
angeordnet ist, zu sammen mit einem im Wesentlichen linearen Abschnitt 60,
der mit der Aufnahme 58 durch einen abgesetzten Abschnitt 62 verbunden
ist, der ein im Wesentlichen v-förmiges
die Nabe tragendes Element 64 darstellten soll, um für die Drahtfeder
einen Kontaktbereich mit der Nabe 16 mit relativ geringer
Reibkraft zu bieten. Ein ähnliches äußeres Lager 66 für die äußere Nabe
ist an dem äußeren Ende
jedes Seitenschenkels 44, 46 vorgesehen, um für eine ähnliche
Lagerfunktion mit geringer Reibkraft zu sorgen.
-
Das
innere Ende der Seitenschenkel 44, 46 wird jeweils
durch einen Torsionsarm 68, 70 vervollständigt, der
dazu dient, die Feder bei der Montage aufzuziehen, indem er unter
den Innenrand der inneren Scheibe geführt wird, um den Federdruck
innerhalb der Drahtfederkonstruktion für die oben beschriebenen Zwecke
zu erzeugen.
-
Nun
zum Betrieb der Scheibenbremse 10: Beim Zusammenbau der
Bremsscheiben 12, 14 mit der drehbaren Befestigungsnabe 16 werden
die Federmittel 36 (zwischen 3 und 6 pro Radbremse, je nach
Konstruktion und sonstigen Anforderungen des jeweiligen Kraftfahrzeugs)
mit gespannten Drahtfedern 42 installiert. Dadurch wird
eine nach außen
gerichtete Spannung im Wesentlichen gleichmäßig auf die Bremsscheiben übertragen
und somit wird auch der Effekt der Kippkontrolle für die Scheiben
und die dynamische Kontrolle der Scheiben beim Gebrauch bewirkt.
-
Was
die die Scheiben verbindende Funktion der Federmittel 36 und
die gleichzeitige Bewegung der Scheiben 12, 14 beim
Auslösen
der Bremsbetätigung
betrifft, so geschieht dies folgendermaßen. Wenn das Betätigungsmittel 34 eine
im Wesentlichen nach außen
gerichtete Kraft auf das innere Reibelement 18 ausübt, bewirkt
dies die direkte und sofortige Bewegung dieses Reibelements und
entsprechend der inneren Scheibe 12 zusammen mit den (mehreren)
Federmitteln 36 und dem Verbindungsmittel 54, die
beide aus den Drahtfedern 42 bestehen.
-
Jede
Drahtfeder 42 bewegt sich mit der inneren Scheibe 12,
da die beiden Strukturen durch die Scheibenaufnahme 58 jedes
Seitenschenkels 44, 46 formschlüs sig miteinander
verbunden sind. Beim Auslösen
des Bremsvorgangs erfolgt daher nicht nur eine sofortige Bewegung
der inneren Scheibe und ihren zugehörigen Reibelementen in axiale
Richtung, sondern auch eine gleichzeitige axiale Bewegung des gesamten
Paars Verbindungsmittel 54, 56 oder Seitenschenkel 44, 46 (welche
die gleiche Struktur sind und einen Teil der Drahtfedern 42 darstellen).
-
Hier
muss auf die abgeflachten und die ungespannten Profile 50 bzw. 52 der
Seitenschenkel 44, 46 hingewiesen werden, die
ein Maß der
gleitenden Reibkontaktkraft angeben, die zwischen jeder Drahtfeder
und dem Innenrand der äußeren Bremsscheibe 14 wirkt.
Kurz gesagt: Die Verbindung zwischen den Verbindungsmitteln oder
Seitenschenkeln 44, 46 und der äußeren Scheibe 14 beläuft sich
auf eine gleitende reibschlüssige
Verbindung, die auch gleichzeitig einen axialen Antrieb auf die äußere Scheibe überträgt und ihre
gleichzeitige Bewegung auslöst.
Somit wird die äußere Scheibe 14 durch
die reibschlüssige
axiale Antriebsverbindung gleichzeitig axial mit der inneren Scheibe 12 bewegt.
Entsprechend wird dadurch, dass der Antrieb nur ein reibschlüssiger und
kein formschlüssiger
Antrieb ist, der Antrieb nur kurz nach seinem Beginn unterbrochen und
die äußere Scheibe
kann dann relativ zu den Seitenschenkeln 44, 46 gleiten,
wenn die (sehr kleinen) Zwischenräume, die zum Erreichen des
vollen Bremskontakts auszugleichen sind, tatsächlich ausgeglichen werden.
-
Zusammenfassend
bewegen sich die Scheiben zuerst als eine Einheit. Die innere Scheibe
nimmt dann die zentrale Reibelement-Baugruppe mit. Dann wird die äußere Scheibe
durch den Kontakt mit dem festen Reibelement angehalten, und die
innere Scheibe bewegt sich dann auf die äußere Scheibe zu und schiebt
die zentrale Reibelement-Baugruppe in Kontakt mit der Innenseite
der äußeren Scheibe.
-
Somit
ist zu erkennen, dass jede der Drahtfedern 42, die das
Verbindungsmittel 44, 46 gleichermaßen darstellen
und bereitstellen, so konstruiert ist, dass sie für einen
direkten und formschlüssigen
Antrieb zwischen sich und der inneren Scheibe 12 sorgen,
der sicherstellt, dass sich die Drahtfeder formschlüssig mit
der inneren Scheibe 12 bewegt. Dann sorgt das Verbindungsmittel
der Drahtfeder zusätzlich
auch für
eine reibschlüssige
Kopplung mit der äußeren Scheibe,
die einen anfänglichen
Reibungsantrieb erlaubt, der dann nachlassen kann, um das Ausgleichen
von Bremsspiel zu ermöglichen.
-
Dem
Fachmann wäre
es möglich,
einige der Details der Verbindungsmittel 54, 56 anders
zu konstruieren, während
dennoch das notwendige Maß an Gleichzeitigkeit
der Bewegung der Bremsscheiben erreicht wird. Jedoch wird der bevorzugte
Weg wahrscheinlich der sein, eine formschlüssige Antriebsverbindung mit
einer Scheibe und eine reibschlüssige Antriebsverbindung,
die dann nachlassen kann, mit der anderen Scheibe oder den anderen
Scheiben vorzusehen.