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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Grundplattenbaugruppe für einen
Scheibenbremsklotz. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine
Grundplattenbaugruppe für
einen Scheibenbremsklotz mit einer Grundplatte und einer Bremsklotzfeder.
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Bekannte
Scheibenbremsen (in 1 bis 3 dargestellt)
umfassen eine Scheibe 20, die an einer Radnabe zur Drehung
mit einem Fahrzeugrad angebracht ist. Ein Bremsträger 12 ist
relativ zu der Drehachse der Scheibe 20 fixiert und an
einem feststehenden Abschnitt des Fahrzeugs (z.B. an der Fahrzeugaufhängung) befestigt.
Bei "Schwimmsattel" bremsen ist ein
Bremssattel mit einer an einem Gehäuse 14 befestigten
Brücke 16 verschieblich
auf dem Träger 12 gelagert,
um eine Bewegung parallel zur Drehachse der Scheibe 20 zu
erlauben. Ein Aktuator 18 steht mit einem oder mehreren
Kolben oder Stößeln (nicht
dargestellt) in Verbindung, die in dem Gehäuse 14 vorgesehen
sind, um die Kraft aufzubringen, die für das Funktionieren der Bremse
erforderlich ist.
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Zwei
Bremsklötze 22,
die auf einer massiven Grundplatte 34 angebrachtes Reibmaterial 36 umfassen,
sind auf beiden Seiten der Scheibe 20 positioniert, wobei
das Reibmaterial den ebenen Flächen der
Scheibe gegenüberliegt.
Die Grundplatten 34 der Scheiben 22 sitzen auf
vertikalen und horizontalen Anschlagbereichen 28 und 30,
die jeweils in Öffnungen 32 des
Trägers 12 vorgesehen
sind, um die Klötze 22 an
einer Drehbewegung bzw. einer radial nach innen gerichteten Bewegung
zu hindern. Bei einer typischen Schwimmsattelbremse greift eine
der Grundplatten 34 in den(die) Kolben ein, entweder direkt oder über eine
Spreizplatte, um die Last zu verteilen. Das Bremsen wird dadurch
erreicht, dass der Aktuator den Kolben veranlasst, einen der Klötze 22 gegen die
Scheibe 20 zu drücken.
Weil der Bremssattel auf dem Träger "schwimmen" kann, führt dies
dazu, dass beide Bremsklötze
mit der gleichen Reibungsbremskraft beaufschlagt werden.
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Die
Grundplatten 34 von Fahrzeugscheibenbremsklötzen 22 erfüllen im
Wesentlichen zwei Funktionen: Sie bieten eine massive Halterung
zur verschieblichen Lagerung des Reibmaterials 36 der Bremse
in dem Bremsträger
in einer Weise, dass auf dem Reibmaterial während des Bremsens erzeugte Scherkräfte auf
den Träger übertragen
werden, und sie übertragen
und verteilen den von den Bremsstößeln oder -kolben während des
Bremsens aufgebrachten Druck gleichmäßig auf die Oberfläche des Reibmaterials,
um eine gleichmäßige Abnutzung
des Reibmaterials auf seiner Oberfläche sicherzustellen. Um die
erstere dieser beiden Funktionen zu erfüllen, ist es üblich, dass
elastische Mittel wie zum Beispiel eine Art Bremsklotz-Blattfeder 24 eine
radial nach außen
gerichtete Bewegung der Bremsklötze
in dem Träger
unterbinden, während
sie eine Bewegung in Richtung zu und weg von einer zugehörigen Bremsscheibe
erlauben, und das Klappern des Bremsklotzes im Gebrauch verhindern.
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Die
Bremsklotzfedern 24 sind normalerweise lang gestreckt und
erstrecken sich im eingebauten Zustand längs eines Teils der radial äußersten
Seite einer Bremsklotzgrundplatte 34. Die Bremsklotzfedern 24 sind
normalerweise durch einen Bremsklotzriemen 26, der sich über eine Öffnung zwischen
der Brücke 16 und
dem Gehäuse 14 erstreckt
und ungefähr
die Mitte der Feder berührt,
in einem gewissen Maß gegen
den Träger
vorgespannt. Dieser Kraft wird normalerweise durch Kontakt mit der
Grundplatte im Bereich jedes Endes der Feder radial nach außen entgegengewirkt.
Außerdem
sind normalerweise an der Grundplatte und/oder der Bremsklotzfeder Gebilde
vorgesehen, um die Bremsklotzfeder während der Bewegung des Bremsklotzes 22 parallel
zur Drehachse der Scheibe 20 auf der Grundplatte festzuhalten.
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Ein
Beispiel für
eine Grundplatte
34 und Bremsklotzfeder
24 nach
dem Stand der Technik ist in
3 dargestellt
und ist Gegenstand der
EP 0248385 (Lucas
Industries PLC). Man kann sehen, dass die Grundplatte
34 auf
ihrer radial äußeren Seite
am Umfang nach innen weisende Anschlagabschnitte
40 umfasst,
die die Enden
42 der Bremsklotzfeder
24 festhalten,
die nach innen gebogen sind. Die Feder
24 wird durch einen
Bremsklotzriemen
26 in einem mittleren Abschnitt
48 der
Feder unten gehalten. Radial nach innen ragende Ösen
46, die zwischen
den Enden
42 und dem mittleren Abschnitt
48 der
Feder
24 vorgesehen sind, halten die Feder auf der Grundplatte
12 fest,
während
die Grundplatte in Richtung zu und weg von der Scheibe
20 gleitet.
Da die Bremsklotzfeder
24 an ihren Enden festgehalten wird,
kann es zu einer radial nach innen gerichteten Durchbiegung des
mittleren Abschnitts
48 nur infolge einer elastischen Verformung
der Bremsklotzfeder kommen (d.h. die Abschnitte der Bremsklotzfeder
24 zwischen
den Enden
42 und der Mitte
48 müssen sich
radial nach außen
wölben, wenn
sich die Mitte radial nach innen wölbt). An sich hat die Bremsklotzfeder
eine hohe Federkonstante (eine hohe Kraft pro Durchbiegungseinheit
des mittleren Abschnitts
48 der Feder
18 radial
nach innen). Dies ist insoweit von Vorteil, als die Neigung der Grundplatte
12,
in dem Träger
zu klappern, was zu Lärm
und Abnutzung führt,
verringert ist. Die Kraft, die erforderlich ist, um die Grundplatte
12 zu
der Bremsscheibe hin zu schieben, ist jedoch erhöht, was dazu führt, dass
eine relativ große
Kraft erforderlich ist, um die Grundplatte in Richtung zu der Scheibe
zu schieben, und es ist eine erhöhte
Kraft notwendig, damit der Bremssattel relativ zu dem Träger gleiten
kann.
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Die
WO 92/00465 (Knorr-Bremse) offenbart dagegen eine Grundplattenbaugruppe,
deren Bremsklotzfeder umfangsmäßig nicht
festgehaltene Enden aufweist. Das heißt, unter Last stößt die Mitte
der Bremsklotzfeder gegen die radial äußere Seite der Grundplatte,
bevor die umfangsmäßig inneren
Ränder
der Befestigungsöffnungen
gegen die Befestigungsansätze
stoßen.
Die erhabenen Abschnitte im Bereich jedes Endes der Bremsklotzfeder
können
die gebogenen Enden der Bremsklotzfeder wegen ihrer jeweiligen Formen
und des Abstands dazwischen nicht festhalten. Diese Anordnung reduziert
die Schiebekraft, erhöht
aber die Gefahr, dass es wegen des verstärkten Klapperns der Baugruppe
im Gebrauch zu Lärm
und Abnutzung kommt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung sollen die im Stand der Technik auftretenden
Probleme überwunden
oder zumindest abgeschwächt
werden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Grundplattenbaugruppe
für einen
Scheibenbremsklotz mit einer Grundplatte und einer Bremsklotzfeder
bereitgestellt, wobei die Grundplatte und/oder die Bremsklotzfeder
Befestigungsmittel zum Befestigen der Bremsklotzfeder an der Grundplatte
und am Umfang im Abstand voneinander angeordnete Anschläge umfassen,
die so angeordnet sind, dass sie eine Seitwärtsbewegung der Endabschnitte
der Bremsklotzfeder einschränken können, wobei
die Bremsklotzfeder im Verhältnis zum
Abstand der Anschläge
so dimensioniert ist, dass eine auf einen mittleren Abschnitt der
Feder ausgeübte
radial nach innen gerichtete Kraft dazu führt, dass die Feder in einem
ersten Modus in der Art einer elastischen Blattfeder arbeitet, in
dem die Endabschnitte der Bremsklotzfeder bis zu einer vorbestimmten
Lastgrenze keiner Einschränkung
unterliegen, und dass die Endabschnitte über der vorbestimmten Lastgrenze
durch die Anschläge
eingeschränkt
werden, so dass die Bremsklotzfeder in einem zweiten Knickmodus
arbeitet, wobei die Federkonstante in dem ersten Modus relativ niedrig
und in dem zweiten Modus relativ hoch ist.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft anhand
der beigefügten
Zeichnungen beschreiben; darin zeigen:
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1 eine
Draufsicht einer Scheibenbremse mit einer Grundplattenbaugruppe
für einen
Scheibenbremsklotz nach dem Stand der Technik;
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2 eine
Endansicht der Scheibenbremse von 1;
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3 eine
Vorderansicht eines Abschnitts des Trägers und eines Scheibenbremsklotzes
mit Bremsklotzfeder nach dem Stand der Technik gemäß 1 und 2;
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4 eine
Draufsicht einer Grundplattenbaugruppe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
Querschnittsansicht von 4 längs der Achse X-X;
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5A eine Querschnittsansicht des eingekreisten
Abschnitts von 5, in der ein gegen einen entsprechenden
Anschlag stoßendes
Ende der Bremsklotzfeder dargestellt ist; und
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6 eine
graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Kraft/Durchbiegungs-Verhaltens der
Grundplattenbaugruppe der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu
Grundplattenbaugruppen nach dem Stand der Technik.
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Die 4 und 5 zeigen
eine Grundplattenbaugruppe 133 für einen Scheibenbremsklotz
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Baugruppe 133 kann in eine
bekannte Scheibenbremse 10, wie sie oben beschrieben ist, eingebaut
werden. Die Baugruppe 133 umfasst eine Grundplatte 134,
an der Reibmaterial (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Grundplatte
umfasst zwei am Umfang im Abstand voneinander angeordnete Anschläge 140 auf
ihrer radial äußeren Seite 135. Bremsklotzfederbefestigungsmittel,
wie zum Beispiel zwei sich radial nach außen erstreckende Ansätze 150,
ragen außerdem
aus der radial äußeren Seite 135 der
Grundplatte 134 und liegen zwischen den Anschlägen 140.
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Wie
aus 4 hervorgeht, ist die Bremsklotzfeder 124 lang
gestreckt mit einem mittleren Bereich 148 und Endbereichen 149.
Wenn sie an der Grundplatte 134 angebracht ist, erstreckt
sich die Bremsklotzfeder 124 im Gebrauch in Umfangsrichtung
quer zur Bewegungsachse Y-Y der Grundplatte 134 in Richtung
zu und weg von der Scheibe 20. Die Feder ist mit nach oben
gebogenen Enden 142 und zwei Schlitzen 152 versehen,
die an den Endbereichen 149 so positioniert sind, dass
die Ansätze 150 hindurchpassen
können.
Die Anschläge 140 auf
der Grundplatte 134 sind so geformt, dass die nach oben gebogenen
Enden 142 der Bremsklotzfeder nicht über sie hinweggleiten können.
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Ein
Bremsklotzriemen 126 hält
den mittleren Abschnitt 148 der Bremsklotzfeder 124 unten,
wie wohlbekannt ist.
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Vor
dem Anbringen der Bremsklotzfeder 124 auf den Ansätzen 150 hat
die Feder ein gebogenes Profil mit einem kürzeren Krümmungsradius als er in 5 gezeigt
ist. Um die Bremsklotzfeder 124 an der Grundplatte anzubringen,
muss sie um einen gewissen Betrag zusammengedrückt werden, damit die Schlitze 152 über beide
Ansätze 150 passen.
Sobald sie angebracht ist, kommt es zu einer gewissen Entspannung,
so dass der umfangsmäßig äußerste Rand
der Schlitze 152 die radial äußerste Seite der Ansätze 150 berührt, wodurch
die Feder auf der Grundplatte 134 festgehalten wird, bevor
die Baugruppe 133 in der Bremse 10 montiert wird.
Bei anderen Ausführungsformen
kann es sein, dass die Ansätze 150 diese
umfangsmäßige Haltefunktion
nicht erfüllen.
Die Höhe
des mittleren Abschnitts 148 im eingebauten Zustand wird
durch die Linie 160 dargestellt.
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In 5 ist
die Grundplattenbaugruppe 133 in ihrem auf der Scheibenbremse 10 montierten
Zustand mit dem in seiner Position befindlichen Bremsklotzriemen 126 dargestellt.
Es sei angemerkt, dass der Bremsklotzriemen 126 den mittleren
Abschnitt 148 der Feder 124 so herunterdrückt, dass
die umfangsmäßig äußersten
Ränder
der Schlitze 152 die Ansätze 150 nicht mehr
berühren,
dass aber zwischen diesen umfangsmäßig innersten Rändern der Löcher 152 und
den Ansätzen 150 ein
Zwischenraum bleibt. Dieser montierte Zustand entspricht der Linie 162,
wobei zwischen dem Bremsklotzriemen 126 und der Außenseite 135 der
Grundplatte ein Abstand S besteht.
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Gemäß
6 ist
das Kraft/Durchbiegungs-Verhalten der Bremsklotzfeder
124 als
Linie
168 dargestellt, das Kraft/Durchbiegungs-Verhalten einer
Bremsklotzfeder mit festgehaltenen Enden (z.B. die Baugruppe der
EP 0248385 ) ist durch die
Linie
170 dargestellt, und das Verhalten einer Feder mit nicht
festgehaltenen Enden (z.B. die Baugruppe der WO 92/00465) ist durch
die Linie
172 veranschaulicht. Dieses Kraft/Durchbiegungs-Verhalten
jeder an ihrer jeweiligen Grundplatte, aber nicht in der Bremse montierten
Feder (d.h. auf der Linie
160) wird als Bezugspunkt genommen.
Von der Position
160 mit null Kraft und Durchbiegung bis
zur Durchbiegung
162 im montierten Zustand ist die Federkonstante
der Feder
124 relativ niedrig.
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Wenn
die Grundplatte 134 radial nach außen gerichteten Beschleunigungskräften unterliegt,
weil zum Beispiel ein Fahrzeug, in das die Grundplatte eingebaut
ist, über
unebenes Gelände
fährt,
führen die
Kräfte
dazu, dass der Abstand S zwischen dem Riemen 126 und dem
mittleren Bereich 144 der Grundplatte kleiner wird. Dies
führt wiederum
dazu, dass sich die Feder 124 auf ihrer Länge streckt
und ihre Enden 142 am Umfang nach außen gleiten, bis sie mit den
Anschlägen 140 in
Kontakt kommen. Dies stellt eine erste "blattfederartige" Funktionsweise der Bremsklotzfeder 124 dar,
die ähnlich
ist der Funktionsweise der in WO 92/00465 offenbarten Grundplattenbaugruppe
nach dem Stand der Technik. An diesem Punkt ist die Durchbiegung 164 erreicht.
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Danach
haben weitere Durchbiegungen zur radial äußersten Seite 135 der
Grundplatte bis zur Position 166 eine signifikant höhere Federkonstante, weil
die Feder 124 in einen zweiten elastischen "Knick" modus der Durchbiegung
eintritt, in dem sich der mittlere Abschnitt 148 weiter
streckt, aber die Abschnitte zwischen dem mittleren Abschnitt und
den Enden gezwungen werden, sich von der radial äußeren Seite 135 wegzubiegen.
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Es
ist offensichtlich, dass ein Betrieb mit den zwei oben genannten
Modi eine niedrige Schiebekraft der Grundplatte gegen den Träger und
des Bremssattels relativ zu dem Träger unter normalen Betriebsbedingungen,
aber erhöhten
Kräften
erlaubt, um das Klappern zu minimieren, wenn die Grundplatte hohen
radialen Beschleunigungen unterliegt, so dass Lärm und Abnutzung sowohl der
Grundplatte 134 als auch der Anschlagabschnitte 28 und 30 des Trägers 12 minimiert
werden. Dies steht im Gegensatz zu den bekannten Federn, die wie
bei der Linie 170 das Erfordernis einer erhöhten Schiebekraft
bei der Durchbiegung 162 im eingebauten Zustand haben,
wie auch bei der Linie 172, die eine niedrige Federkonstante
bei extremeren Durchbiegungen hat, die wiederum zu erhöhter Abnutzung
und Lärm
führen
können.
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Es
versteht sich, dass zahlreiche Änderungen
im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Zum
Beispiel können
alternative Mittel zum Befestigen der Bremsklotzfeder an der Grundplatte
verwendet werden, wie auch andere geeignete Formen des Endes der
Bremsklotzfeder und des Anschlags (wie z.B. nach innen gebogene oder
gerade Enden). Die umfangsmäßige Befestigung
muss nicht an den äußersten
Enden der Feder erfolgen. Zum Beispiel können die Anschläge zur Bereitstellung
der umfangsmäßigen Befestigung
die inneren Umfangsflächen
der Ansätze
sein, die die umfangsmäßig inneren
Ränder
der Schlitze festhalten. Der Wechsel von dem ersten in den zweiten
Modus kann variiert werden durch Ändern der Länge der Feder relativ zum Abstand
der Anschläge.