DE602004013055T2

DE602004013055T2 - Schmutzabstreifer für eine scheibenbremse

Info

Publication number: DE602004013055T2
Application number: DE602004013055T
Authority: DE
Inventors: Lars Bagge; Jörgen ANDERSSON
Original assignee: Volvo Lastvagnar AB
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: EP1825162A1; DE602004013055D1; US20090071770A1; ATE391861T1; WO2006057581A1; BRPI0419208A; EP1825162B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abkratzer zum Abkratzen von Schmutz, wie Schlamm, von der Scheibe einer Scheibenbremse an einem Fahrzeug, wie einem Last- oder Personenkraftwagen.
STAND DER TECHNIK
Wenn ein Fahrzeug in einem schmutzigen und schlammigen Gebiet gefahren wird, können die Beläge an der Scheibenbremse mit Schmutz, wie Schlamm, bedeckt werden, was die Bremswirkung aufgrund geringerer Reibungskraft zwischen der Scheibe und den Bremsklötzen verringern kann. Außerdem kann die Scheibe aufgrund von Abschliff verschleißen, der durch Teilchen oder irgendeine andere Materialart erfolgt, das auf der Scheibe abgeschieden wird, wobei, wenn sie den ganzen Raum zwischen der Scheibe und den Bremsklötzen ausfüllen, der Abschliff auch bei nicht angelegter Bremse weitergeht.
Bekanntlich benutzt man Schutzschilde zum Schützen der Scheibe gegenüber von außen kommendem Schmutz. Diese Schutzschilde sind jedoch in den Fällen nicht ausreichend, in denen das Fahrzeug im Gelände fährt. Außerdem haben diese Schilde häufig einen an dem Fahrzeug vorgesehenen schweren Aufbau.
Die EP-A-0200316 offenbart einen Schmutzabkratzer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der Schmutz von der Scheibe bei allen Fahrbedingungen entfernen kann.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schmutzabkratzer für eine Scheibenbremse bereitzustellen, der sich automatisch an die Scheibenoberfläche anlegt, wenn die Scheibe im Wesentlichen kalt ist, und sich von der Scheibe wegbewegt, wenn sich die Scheibe aufheizt, insbesondere in einem Geländefahrzustand in einem schmutzigen und schlammigen Gebiet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend erwähnten Ziele werden nach Anspruch 1 durch einen Schmutzabkratzer für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs erfüllt, der wenigstens eine Abkratzklinge hat, die so angepasst ist, dass sie an einer Bremsfläche der Scheibe zum Abkratzen von Schmutz anliegt, wenn sich die Scheiben dreht, wobei sich der Abkratzer dadurch auszeichnet, dass er eine wärmeempfindliche Einrichtung zum Bewegen der wenigstens einen Klinge aus einer ersten Position, in der sie an der Oberfläche der Scheibe anliegt, zu einer zweiten Position, in der sie nicht an der Oberfläche der Scheibe anliegt, aufweist, wenn die Temperatur der wärmeempfindlichen Einrichtung zunimmt und umgekehrt.
Der Schmutzabkratzer liegt an der Scheibenoberfläche so an, dass er den Schmutz abkratzt, der auf der Scheibe während des Fahrens abgeschieden werden kann, beispielsweise beim Fahren in Schlammgebieten, was normalerweise bei niedriger Geschwindigkeit erfolgt, jedoch auch beim Fahren mit höheren Geschwindigkeiten auf der Autobahn.
Wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt und dann bremst, nimmt die Temperatur der Scheibe aufgrund der Reibung zwischen der Scheibe und den Bremsbelägen zu. Die Bremsen erwärmen sich auch bei niedrigen Geschwindigkeiten, wenn das Fahrzeug schwer ist und/oder stark bremst. Wenn die Klingen des Schmutzabkratzers dauernd an der Scheibe anliegen würden, würde sich ein beträchtlicher Verschleiß der Klinge(n) ergeben. Um diesen Verschleiß an der Klinge/den Klingen zu vermeiden, hat der Schmutzabkratzer eine wärmeempfindliche Einrichtung, die mit der Klinge/den Klingen so verbunden oder darin integriert ist, dass ein Temperaturanstieg aufgrund des Bremsens die empfindliche Einrichtung dazu zwingt, die Klinge(n) von der Scheibe wegzubewegen und dadurch einen Verschleiß an der Klinge/den Klingen zu vermeiden.
Die wärmeempfindliche Einrichtung kann ein Material sein, das sich ausdehnt, wenn seine Temperatur zunimmt, und das sich zusammenzieht, wenn seine Temperatur abnimmt, oder umgekehrt.
Vorzugsweise weist die wärmeempfindliche Einrichtung ein Bimetallelement mit wenigstens zwei laminierten Metallen auf, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Die Abkratzerklinge kann einen Teil des Bimetallelements bilden, beispielsweise ist eine Schicht des Bimetallelements ein Teil des Abkratzers. Das Bimetallelement ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe von der Scheibe so angeordnet, dass zwischen der Scheibe und dem Bimetallelement ein angemessener Wärmeübergang erfolgt.
Vorzugsweise hat der Abkratzer zwei Abkratzerklingen, wovon eine auf jeder Seite der Scheibe angeordnet ist, es können jedoch auch mehr als zwei Abkratzerklingen pro Scheibe vorgesehen werden. Vorzugsweise sind Einrichtungen zum Befestigen des Schmutzabkratzers an einem stationären Teil des Fahrzeugs vorgesehen.
Die empfindliche Einrichtung ist vorzugsweise so angepasst, dass sie die Abkratzerklingen von der Scheibe wegbewegt, so dass die Entfernung zwischen der Scheibe und der Klinge/den Klingen 0,5 mm oder mehr beträgt.
Abhängig vom Aufbau der empfindlichen Einrichtung wird/werden die Abkratzerklinge(n) von der ersten in die zweite Position bewegt, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist. Vorzugsweise wird die Klinge/werden die Klingen bewegt, wenn die Scheibentemperatur und/oder die Temperatur der empfindlichen Einrichtung und/oder die Temperatur der Klinge(n) wenigstens 100°C erreicht, wobei sie jedoch niedriger oder höher sein kann, wie 80°C, 120°C, 130°C, 150°C oder noch höher.
Beim Fahren mit geringer Geschwindigkeit, beispielsweise in Schlammgebieten, verursacht die Reibung zwischen der Klinge/den Klingen und der Scheibe keinen merklichen Verschleiß an der Klinge/den Klingen und der Scheibe. Wenn jedoch mit einer höheren Geschwindigkeit gefahren wird, beispielsweise auf der Autobahn, kann die Reibung zwischen der Klinge/den Klingen und der Scheibe groß werden und einen Verschleiß der Klinge(n) und der Scheibe und ihr Reißen verursachen. Deshalb wird bevorzugt, die Klinge(n) in die zweite Position zu bewegen, wenn mit hoher Geschwindigkeit gefahren wird.
Bei einer ersten Weiterentwicklung hat der Abkratzer vorzugsweise ein Wärme erzeugendes Reibungselement vorzugsweise mit einem hohen Wärmeübergangskoeffizienten und ist so angepasst, dass er an der Scheibe zur Herbeiführung eines Temperaturanstiegs anliegt. Das Reibungselement ist vorzugsweise angrenzend an die empfindliche Einrichtung angeordnet, um einen angemessenen Wärmeübergang auf die empfindliche Einrichtung bereitzustellen, die dann die Klinge(n) in die zweite Bewegung aufgrund der Wärme bewegt, die von der Reibung zwischen dem Reibungselement und der Scheibe erzeugt wird. Somit kann die Klinge/können die Klingen von der Scheibe nicht nur in einer Bremssituation, sondern auch in einer Fahrsituation mit hoher Geschwindigkeit wegbewegt werden.
Abhängig vom Aufbau der empfindlichen Einrichtung und des Reibungselements wird die Abkratzerklinge/werden die Abkratzerklingen von der ersten in die zweite Position bewegt, wenn eine gegebene Temperatur aufgrund der Reibungswärme zwischen dem Reibungselement und der Scheibe erreicht wird, wenn sich die Scheibe dreht. Vorzugsweise wird der Abkratzer in die zweite Position bewegt, wenn sich die Scheibe mit Drehzahlen dreht, die einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 20 km/h entspricht, jedoch größer oder kleiner sein kann, beispielsweise 10 km/h, 30 km/h, 40 km/h, 50 km/h, 60 km/h oder mehr.
Bei einer zweiten Weiterentwicklung wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst und der Abkratzer in die zweite Position abhängig von der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs bewegt. Dies kann durch Einschließen eines Heizelements, wie eines elektrischen Widerstands, in die wärmeempfindliche Einrichtung erfolgen. Wenn eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht wird, heizt das Heizelement die wärmeempfindliche Einrichtung so auf, dass sie den Abkratzer in die zweite Position bewegt. Die vorgegebene Geschwindigkeit kann die gleiche wie vorstehend erwähnt sein.
Die Klinge(n), die wärmeempfindliche Einrichtung und das Reibungselement kann als ein einziges integriertes Teil ausgebildet oder gelöst voneinander sein. Die Klinge(n) und die wärmeempfindliche Einrichtung bilden vorzugsweise eine integrierte Einheit, und die Klinge(n) und das Reibungselement sind vorzugsweise lösbar an dem Fahrzeug angebracht, so dass es leicht ist, sie durch neue auszutauschen, wenn sie verschlissen sind.
Die Klinge(n) können aus jedem geeigneten verschleißfesten Material hergestellt werden. Vorzugsweise ist die Klinge/sind die Klingen aus einem Metall oder einem Verbundmaterial hergestellt, sie können jedoch auch aus Kunststoff bestehen.
Das Reibungselement ist vorzugsweise aus einem Verbundmaterial hergestellt.
Vorzugsweise ist das Ende der Klinge(n), das an der Scheibenoberfläche anliegt, aus einem Metall oder einem Kautschukverbund hergestellt.
Die Klingen können gesehen in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor und/oder hinter der Achse angeordnet werden, an der die Scheibe angebracht ist.
Die Klinge(n) erstreckt/erstrecken sich vorzugsweise von der Achse zum Umfang der Scheibe, und die Klingen können mit einem vorgegebenen Winkel bezüglich der Horizontalen geneigt sein, so dass der Schmutz automatisch von der Klinge abrutscht.
Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug mit einem Schmutzabkratzer nach dem ersten Aspekt.
Nach einem dritten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug mit einer Scheibenbremse mit einem Schmutzabkratzer nach dem ersten Aspekt. Das Fahrzeug nach dem ersten, zweiten und dritten Aspekt kann ein Pkw, ein Lkw, ein Baufahrzeug, ein Bus, ein Zug, ein Motorrad oder ein Fahrrad sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf Ausführungsformen näher beschrieben, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, in denen
1 eine Scheibenbremse mit einem Schmutzabkratzer nach der Erfindung,
2 eine Stirnansicht der Scheibenbremse von 1,
3 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheibenbremse und
4 eine Stirnansicht der Scheibenbremse von 3 zeigt sowie
5 bis 8 alternative Ausführungsformen des Schmutzabkratzers nach der Erfindung zeigen.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die Ausführungsformen der Erfindung mit Weiterentwicklungen, wie sie nachstehend beschrieben werden, sind nur als Beispiele anzusehen und sollen in keiner Weise den Schutzumfang begrenzen, den die Patentansprüche entfalten.
1 zeigt eine Scheibenbremse mit einer Scheibe 1 und einem Bremssattel 2. An dem Fahrzeug (nicht gezeigt) ist ein Schmutzabkratzer 3 befestigt, der eine Abkratzerklinge 4 und ein wärmeempfindliches Element in Form eines Bimetallelements 5 aufweist. Das Bimetallelement ist an dem stationären Bremssattel 2 befestigt. Die Scheibe 1 bewegt sich in der Richtung 12.
2 zeigt eine Stirnansicht der Scheibenbremse mit dem Bremssattel 2 und zwei Bremsklötzen 6, die gegen die Scheibe 1 zum Erreichen einer Bremswirkung gedrückt werden. An dem Bremssattel 2 sind zwei Schmutzabkratzer 3 befestigt, jeweils einer auf jeder Seite. Sie haben ein Bimetallelement 5, das aus zwei Metallen 7, 8 mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, sowie eine Abkratzklinge 4, die an dem Bimetallelement 5 angebracht ist. Das Bimetallelement hat auch ein Heizelement 11 in Form eines elektrischen Widerstands.
Wenn die Bremsbeläge gegen die Scheibe gedrückt werden, wird die Scheibe erhitzt, und die erzeugte Wärme heizt das Bimetallelement 5 auf, das dann expandiert. Da die beiden Metalle 7, 8 unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, dehnt sich das Bimetallelement 5 unsymmetrisch aus. In diesem Fall expandiert das Element 8 stärker als das Element 7. Das hat zur Folge, dass die Abkratzerklinge 4 nach außen gedrückt und dadurch von der Scheibe in der Richtung 9 weggeschwenkt wird.
Um die Abkratzerklinge zu bewegen, wenn die Scheibe nicht warm ist, kann das Heizelement 11 aktiviert werden, um das Bimetallelement 5 zu erhitzen. Die Aktivierung des Heiz elements 11 kann zu verschiedenen Anlässen ausgeführt werden, jedoch vorzugsweise dann, wenn das Fahrzeug schneller als mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit fährt. Es ist auch möglich, das Heizelement zu aktivieren, wenn das Fahrzeug außerhalb eines vorgegebenen Bereichs fährt, beispielsweise außerhalb einer Baustelle. Das Heizelement ist bei diesem Beispiel ein Widerstand, der durch einen elektrischen Strom erhitzt wird. Das Heizelement kann einen Festwiderstand oder eine selbstregulierende Bauweise mit einer eingebauten Temperatursteuereinrichtung haben.
Die Wärme zum Bewegen der Abkratzerklinge 4 kann auch durch Reibung zwischen der Abkratzerklinge 4 und der Scheibe 1 erzeugt werden, beispielsweise mit einem Reibungselement, wie es in 6 gezeigt ist.
3 und 4 zeigen eine Scheibenbremse mit zwei Schmutzabkratzern, die auf jeder Seite der Scheibe 1 angeordnet und an einem Bremssattel 2 montiert sind. Jeder Schmutzabkratzer 3 hat im Winkel angeordnete Abkratzerklingen 4. Diese Ausführungsform ist für ein Baufahrzeug vorteilhaft, da die Schmutzabkratzer den Schmutz auch dann entfernen, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Die Scheibe bewegt sich in der Richtung 12.
5 bis 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Schmutzabkratzers nach der Erfindung. In 5 ist ein Schmutzabkratzer mit einer Abkratzerklinge 4 gezeigt, die sich zwischen einer ersten Position, in der sie an der Scheibe 1 anliegt, und einer zweiten Position bewegen kann, in der sie nicht an der Scheibe 1 anliegt, wobei sich die Scheibe in der Richtung 12 dreht. Die Abkratzerklinge 4 ist hier mit der wärmeempfindlichen Einrichtung, vorzugsweise einem Bimetallelement, integriert, das die Bewegung der Klinge aktiviert, wenn in der Scheibe Wärme erzeugt wird.
Der Schmutzabkratzer von 6 hat weiterhin ein Wärme erzeugendes Reibungselement 10, das an der Abkratzerklinge 4 vorgesehen ist. Das Element 10 liegt an der Scheibe 1 zur Erzeugung von Reibungswärme für deren Übertragung auf das Bimetallelement an, das in die Abkratzerklinge 4 integriert ist, um die Klinge von der Scheibe 1 wegzubewegen. Bei dieser Ausführungsform wird die ganze Abkratzerklinge 4 bewegt.
Der Schmutzabkratzer von 7 ist zu dem von 6 nahezu identisch mit der Ausnahme, dass nur die Spitze der Abkratzerklinge 4 bewegt wird, wenn das Bimetallelement darin vorgesehen ist. Das Reibungselement 10 ist an der Spitze der Klinge 4 vorgesehen.
Bei dem Schmutzabkratzer von 8 ist ein Bimetallelement 4a zwischen einem stationären Teil 2 des Fahrzeugs und der Abkratzerklinge 4 vorgesehen, die aus Federstahl hergestellt sein kann. Das Wärme erzeugende Reibungselement 10 ist gegenüber dem Bimetallelement zwischen der Klinge 4 und der Scheibe zur Erzeugung von Wärme an dem Bimetallelement angeordnet, so dass die Klinge von der Scheibe weggehoben wird.
Die Erfindung ist nicht als begrenzt auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen anzusehen, vielmehr ist eine Anzahl von zusätzlichen Varianten und Modifikationen innerhalb des Rahmens der nachstehenden Patentansprüche möglich. Der Abkratzer kann auch für andere Drehelemente verwendet werden, an denen eine selektive Abkratzwirkung erwünscht ist.

Claims

Schmutzabkratzer (13) für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, der wenigstens eine Abkratzklinge (4) hat, die so angepasst ist, dass sie an einer Bremsfläche der Scheibe zum Abkratzen von Schmutz anliegt, wenn sich die Scheibe dreht, dadurch gekennzeichnet, dass der Abkratzer eine wärmeempfindliche Einrichtung (5) zum Bewegen der wenigstens einen Klinge (4) aus einer ersten Position, in der sie an der Oberfläche der Scheibe anliegt, zu einer zweiten Position, in der sie nicht an der Oberfläche der Scheibe anliegt, wenn die Temperatur der wärmeempfindlichen Einrichtung zunimmt und umgekehrt.
Abkratzer nach Anspruch 1, bei welchem die wärmeempfindliche Einrichtung ein Material aufweist, das sich ausdehnt, wenn seine Temperatur zunimmt, und das sich zusammenzieht, wenn seine Temperatur abnimmt, oder umgekehrt.
Abkratzer nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die wärmeempfindliche Einrichtung ein Bimetallelement mit wenigstens zwei laminierten Metallen aufweist, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben.
Abkratzer nach Anspruch 3, bei welchem die Abkratzklinge einen Teil wenigstens eines der zwei laminierten Metalle bildet.
Abkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welcher zwei Abkratzklingen aufweist, von denen eine auf jeder Seite der Scheibe angeordnet ist.
Abkratzer nach einem der Ansprühe 1 bis 5, bei welchem der Abstand zwischen der Scheibe und der Klinge/den Klingen, wenn sie sich in ihrer zweiten Position befindet/befinden, 0,5 mm oder mehr beträgt.
Abkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Klinge/die Klingen von der Scheibe wegbewegt werden, wenn die Temperatur der wärmeempfindlichen Einrichtung 30°C oder 50°C oder 60°C oder 70°C oder 100°C oder 120°C oder 130°C oder 150°C oder eine noch höhere Temperatur erreicht.
Abkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welcher ein Reibungselement aufweist, das so angepasst ist, dass es an der Oberfläche der Scheibe zur Wärmeerzeugung anliegt, um für den Temperaturanstieg zu sorgen, wenn sich die Scheibe dreht.
Abkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welcher so angepasst ist, dass er sich von der Scheibe weg bewegt, wenn sich die Scheibe mit einer Drehzahl dreht, die einer Fahrzeuggeschwindigkeit von minimal 20 km/h entspricht.
Abkratzer nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem das Reibungselement aus einem Verbundmaterial hergestellt ist.
Abkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welcher ein Heizelement (11) aufweist, das so angepasst ist, dass es das wärmeempfindliche Element (5) erwärmt.
Abkratzer nach Anspruch 11, der so angepasst ist, dass er sich von der Scheibe wegbewegt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein vorgegebener Wert ist.
Abkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem die Klinge/die Klingen aus Metall und/oder Kunststoff und/oder einem Verbundmaterial hergestellt ist/sind.
Abkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welchem wenigstens das Ende der Klinge/der Klingen, das an der Scheibenoberfläche anliegt, aus Kautschuk hergestellt ist.
Abkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem die Klingen gesehen in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor und/oder hinter der Achse angeordnet sind, auf der die Scheibe angebracht ist.
Abkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, der weiterhin Einrichtungen zum Befestigen des Schmutzabkratzers an einem stationären Teil des Fahrzeugs aufweist.
Bremsscheibe für ein Fahrzeug mit einem Schmutzabkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
Fahrzeug mit einer Bremsscheibe mit einem Schmutzabkratzer nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
Fahrzeug nach Anspruch 18, wobei das Fahrzeug ein PKW oder ein LKW oder ein Baufahrzeug oder ein Bus oder ein Zug oder ein Motorrad ist.