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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Bremse für
ein Fahrzeug und spezieller eine Bremse mit mehreren Scheiben.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Fahrzeuge
können
Nabenhalterungen haben, die als Achszapfen oder Achsschenkel bekannt sind.
Diese Strukturen halten eine Nabe zur Drehung um eine Achse. Die
Nabe kann das Rad des Fahrzeugs wie ein Laufrad oder ein gesteuertes
Rad halten. Es können
Scheibenbremsen mit der Nabe verbunden sein, um die Drehung des
an der Nabe gehaltenen Rades zu verlangsamen. Es sind eine oder mehrere
Scheiben für
eine Drehung mit der Nabe befestigt und werden durch eine oder mehrere
Bremsbelaganordnungen mit Verstärkungsplatten
und Belag aus Reibungsmaterial verlangsamt, die mit gegenüberliegenden
Oberflächen
der einen oder mehreren Scheiben in Eingriff kommen. Es kann eine
Kolben- und Zylinderanordnung verwendet werden, um die Bremsbelaganordnungen
in einem kraftaufbringenden Eingriff mit der einen oder den mehreren Scheiben
zu bringen.
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Die
WO 00/66907 offenbart eine
Mehrscheibenbremse gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
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Die
Erfindung stellt eine Mehrscheibenbremse für ein Fahrzeug bereit. Die
Mehrscheibenbremse umfasst einen Achsschenkel zum Halten eines Fahrzeugrades.
Die Mehrscheibenbremse umfasst außerdem eine Nabe, die für eine Drehung
auf dem Achsschenkel um eine Drehachse befestigt ist. Die Mehrscheibenbremse
umfasst außerdem
eine innere Scheibe, die für
eine Drehung mit der Nabe und für eine
Gleitbewegung auf der Nabe um die Drehachse befestigt ist. Die innere
Scheibe weist eine erste innere Anlagefläche und eine erste äußere Anlagefläche auf.
Die Mehrscheibenbremse umfasst außerdem eine äußere Scheibe,
die für
eine Drehung mit der Nabe und für
eine Gleitbewegung auf der Nabe um die Drehachse befestigt ist.
Die äußere Scheibe
umfasst eine zweite innere Anlagefläche und eine zweite äußere Anlagefläche. Die
Mehrscheibenbremse umfasst außerdem
eine innere Bremsbelaganordnung, die benachbart zur inneren Anlagefläche der
inneren Schei be für
eine Gleitbewegung um die Drehachse relativ zur Nabe angeordnet
ist. Die Mehrscheibenbremse umfasst außerdem eine äußere Bremsbelaganordnung,
die benachbart zur äußeren Anlagefläche der äußeren Scheibe
für eine
Gleitbewegung um die Drehachse relativ zur Nabe angeordnet ist.
Die Mehrscheibenbremse weist außerdem
eine mittlere Bremsbelaganordnung auf, die zwischen der äußeren Anlagefläche der
inneren Scheibe und der inneren Anlagefläche der äußeren Scheibe angeordnet ist.
Die Mehrscheibenbremse umfasst außerdem einen Bremssattel, der
für eine
Gleitbewegung relativ zum Achsschenkel angeordnet ist und eine innere Wand
und einen Brückenabschnitt
besitzt, der sich von der inneren Wand um die Scheiben und um die Bremsbelaganordnungen
zu einer äußeren Wand
erstreckt, die zur äußeren Bremsbelaganordnung
benachbart ist. Die Mehrscheibenbremse umfasst außerdem einen
Aktuator, der zwischen der inneren Wand des Bremssattels und der
inneren Bremsbelaganordnung angeordnet ist, um die innere Bremsbelaganordnung
und die innere Wand auseinander zu drängen, so dass die Bremsbelaganordnungen
und die Scheiben zusammengedrängt
werden, um die Drehung der Nabe zu verlangsamen. Die Mehrscheibenbremse
umfasst außerdem
eine Führung,
die relativ zum Achsschenkel befestigt ist, um die Gleitbewegung
der inneren Bremsbelaganordnung und der äußeren Bremsbelaganordnung zu
führen,
wobei die mittlere Bremsbelaganordnung an der Führung befestigt ist, um einen
Abschrägen
der Bremsbelaganordnungen zu begrenzen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres erkannt,
da dieselben durch Bezug zur folgenden ausführlichen Beschreibung besser
verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
betrachtet wird, in denen zeigen:
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1 eine
erste Perspektivansicht einer Mehrscheibenbremse entsprechend dem
ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine
Rückansicht
der Mehrscheibenbremse entsprechend dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 eine
auseinander gezogene Ansicht eines Teils der Mehrscheibenbremse
entsprechend dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 eine
Perspektivansicht einer Führung der
Mehrscheibenbremse entsprechend dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 eine
Seitenansicht eines Teils der Mehrscheibenbremse entsprechend dem
zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6 und 7 eine
Vorder- bzw. Seitenansicht der mittleren Bremsbelaganordnung der
Mehrscheibenbremse von 5; und
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8 eine
Querschnittsansicht der Führung und
der mittleren Bremsbelaganordnung der Mehrscheibenbremse von 5.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Mit
Bezug nun auf 1 bis 4 der Anmeldung
umfasst eine Mehrscheibenbremse 10 einen Achsschenkel 12.
Der beispielhafte Achsschenkel 12 ist für die Verwendung in Verbindung
mit einem Vorderrad eines Autos mit Vorderradantrieb vorgesehen.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen
der Erfindung könnte
der Achsschenkel 12 benachbart zu einem nicht lenkbaren
Rad des Fahrzeugs angeordnet sein. Der Achsschenkel 12 umfasst
einen hohlen zylindrischen Abschnitt 14, der eine Halterung
für eine
Nabe 16 bereitstellt, die unten ausführlicher beschrieben wird.
Der Achsschenkel 12 umfasst außerdem eine Struktur zur Montage
des Achsschenkels 12 an einem Fahrzeug. Die Struktur des
beispielhaften Achsschenkels 12 zur Montagen umfasst einen oberen
Montageabschnitt 18 und einen unteren Montageabschnitt 20.
Eine oder beide, der obere Montageabschnitt 18 und der
unteren Montageabschnitt 20, können eine Strebe und/oder einen
Stift eines Kugelgelenkes aufnehmen, um den Achsschenkel 12 mit
einer Verbindungsstange zu verbinden. Der beispielhafte Achsschenkel 12 umfasst
außerdem
einen Lenkarm 22 für
die Verbindung mit einer Spurstange des Lenksystems des Fahrzeugs.
Der Achsschenkel 12 kann ein Gussteil aus einem Stück sein.
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Der
zylindrische Abschnitt 14 hält die Nabe 16 für eine Drehung
relativ zum Achsschenkel 12 um eine Drehachse 24.
Die Nabe 16 kann durch ein Gleichlaufgelenk angetrieben
werden, das in der Nabe 16 in einer herkömmlichen
Weise aufgenommen wird. Zwischen dem zylindrischen Abschnitt 14 und
der Nabe 16 können
Lager (nicht sichtbar) angeordnet sein, um die Reibung zwischen
dem zylindrischen Abschnitt 14 und der Nabe 16 zu
begrenzen. Die Nabe 16 hält eine erste und eine zweite
Scheibe und eine innere Scheibe 26 und eine äußere Scheibe 28.
Die innere und die äußere Scheibe 26, 28 kommen
mit der Nabe 16 in Eingriff, um sich mit der Nabe 16 zu
drehen und relativ zur Nabe 16 um die Drehachse 24 zu
gleiten. Die beispielhaften inneren und äußeren Scheiben 26, 28 befinden
sich mit der beispielhaften Nabe 16 durch zusammenwirkende
Nuten und Nasen in Eingriff, wobei die in der Nabe 16 ausgebildeten
Nuten 30 die Nasen 32 aufnehmen, die durch jede
der inneren und äußeren Scheiben 26, 28 gebildet
werden.
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Die
Mehrscheibenbremse 10 weist außerdem eine innere Bremsbelaganordnung 34,
eine äußere Bremsbelaganordnung 36 und
eine mittlere Bremsbelaganordnung 38 auf. Die innere Bremsbelaganordnung 34 umfasst
eine Verstärkungsplatte 40 und
einen Belag 42 aus Reibungsmaterial. Der Belag 42 ist
benachbart zu einer ersten inneren Anlagefläche 44 der inneren
Scheibe 26 angeordnet und kommt mit der Oberfläche 44 während des
Bremsvorganges in Eingriff. Die äußere Bremsbelaganordnung 36 weist
eine Verstärkungsplatte 46 und
einen Belag 48 aus Reibungsmaterial auf. Der Belag 48 ist benachbart
zu einer zweiten äußeren Anlagefläche 50 der äußeren Scheibe 28 angeordnet
und kommt mit der Oberfläche 50 während des
Bremsvorganges in Eingriff. Die mittlere Bremsbelaganordnung 38 umfasst
eine Verstärkungsplatte 52 und
einen ersten Belag 54, der an einer inneren Seite der Verstärkungsplatte 52 angeordnet
ist, und einen zweiten Belag 56, der an einer äußeren Seite
der Verstärkungsplatte 52 angeordnet
ist. Der Belag 54 ist benachbart zu einer ersten äußeren Anlagefläche 58 der
inneren Scheibe 26 angeordnet und kommt mit der Oberfläche 58 während des
Bremsvorganges in Eingriff. Der Belag 56 ist benachbart
zu einer zweiten inneren Anlagefläche 60 der äußeren Scheibe 28 angeordnet und
kommt mit der Oberfläche 60 während des Bremsvorganges
in Eingriff.
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Die
Mehrscheibenbremse 10 umfasst außerdem einen Bremssattel 62,
der für
eine Gleitbewegung relativ zum Achsschenkel 12 angeordnet
ist. Das Zusammenwirken zwischen dem Achsschenkel 12 und
dem Bremssattel 62 wird unten erörtert. Der Bremssattel 62 umfasst
eine innere Wand 64, einen Brückenabschnitt 66,
der sich von der inneren Wand 64 um die Scheiben 26, 28 und
die Bremsbelaganordnungen 34, 36, 38 erstreckt,
und eine äußere Wand 68,
die zur äußeren Bremsbelaganordnung 36 benachbart
ist.
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Ein
Aktuator 70 ist zwischen der inneren Wand 64 des
Bremssattels 62 und der inneren Bremsbelaganordnung 34 angeordnet.
Der beispielhafte Aktuator 70 weist zwei Öffnungen
(nicht sichtbar) auf, die in der inneren Wand 64 des Bremssat tels 62 definiert
sind. Die Position der Öffnungen kann
durch die Position von zwei Wulsten 104, 106 eingeschätzt werden,
die sich von der inneren Wand 64 nach innen erstrecken.
Der Aktuator 70 umfasst zwei Kolben (nicht sichtbar), wobei
ein Kolben in jeder Öffnung
angeordnet ist. Es kann ein Fluid in die Öffnungen gerichtet werden,
um die Kolben zu bewegen und die innere Bremsbelaganordnung 34 und
die innere Wand 64 auseinander zu drängen. In Reaktion auf die Bewegung
der Kolben werden die Bremsbelaganordnungen 34, 36, 38 und
die Scheiben 26, 28 zusammengedrängt, um
die Drehung der Nabe 16 zu verlangsamen. Der Bremsvorgang
wird unten weiter erörtert.
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Die
Mehrscheibenbremse 10 umfasst außerdem eine Führung 72,
die relativ zum Achsschenkel 12 befestigt ist. Die Führung 72 weist
eine innere Wand 108, eine äußere Wand 110 und
einen Brückenabschnitt 112 auf.
Der Brückenabschnitt 112 verbindet
die innere Wand 108 mit der äußeren Wand 110 und
weist eine erste Hälfte 114 und
eine zweite Hälfte 116 auf.
Der Brückenabschnitt 112 erstreckt sich
um die Scheiben 26, 28. Die innere Wand 108 ist mit
dem Achsschenkel 12 durch einen ersten und einen zweiten
Bolzen 118, 120 verbunden. Der Bremssattel 62 befindet
sich mit der Führung 72 für eine Gleitbewegung
relativ zur Drehachse 24 in Eingriff. Der Bremssattel 62 ist
an Bolzen 122, 124 befestigt. Die Bolzen 122, 124 gleiten
in den durch die Führung 72 definierten Öffnungen 126, 128.
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Die
Führung 72 führt die
Gleitbewegung der inneren Bremsbelaganordnung 34 und der äußeren Bremsbelaganordnung 36.
Die Führung 72 weist eine
erste und eine zweite Oberfläche 92, 94 auf,
die auf der ersten bzw. zweiten Hälfte 114, 116 definiert sind.
Die innere Bremsbelaganordnung 34 umfasst eine erste Verstärkungsplatte 40 mit
einem Plattenabschnitt 74 und einen ersten und einen zweiten
Arm 76, 78, die sich von gegenüberliegenden Seiten der ersten
Verstärkungsplatte 40 erstrecken.
Der Arm 76 wird für
eine Gleitbewegung auf der Oberfläche 92 aufgenommen,
wobei der Arm 78 für
eine Gleitbewegung auf der Oberfläche 94 aufgenommen
wird. Die äußere Bremsbelaganordnung 36 umfasst
eine zweite Verstärkungsplatte 46 mit
einem Plattenabschnitt 80 und einen ersten und einen zweiten
Arm 82, 84, die sich von gegenüberliegenden Seiten der zweiten Verstärkungsplatte 46 erstrecken.
Der Arm 82 wird für
eine Gleitbewegung auf der Oberfläche 92 aufgenommen,
wobei der Arm 84 für
eine Gleitbewegung auf der Oberfläche 94 aufgenommen
wird. Halteeinrichtungen wie die Halteeinrichtung 130 gemäß 4 können an
der Führung 72 befestigt
oder mit ihr einstückig
ausgebildet sein, um eine Bewe gung der Arme 76, 78, 82, 84 radial
nach außen
relativ zur Drehachse 24 zu begrenzen.
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Bei
einem Bremsvorgang gemäß dem exemplarischen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann ein Fluid auf die in der inneren Wand 64 des
Bremssattels 62 ausgebildeten Öffnungen gerichtet werden,
um die Kolben des Aktuators 70 nach außen gegen die innere Bremsbelaganordnung 34 zu
drängen.
Die Kolben werden die innere Bremsbelaganordnung 34 gegen
die innere Scheibe 26 drängen und werden des Weiteren
auch die innere Bremsbelaganordnung 34 gegen die innere
Scheibe 26 nach außen
gegen die feste mittlere Bremsbelaganordnung 38 drängen. Da
die innere Bremsbelaganordnung 34 und die innere Scheibe 26 nach
außen
gedrängt
werden, wird die innere Wand 64 des Bremssattels 62 nach
innen gedrängt
und wird die äußere Wand 68 ebenso
nach innen ziehen. Infolgedessen wird die äußere Wand 68 die äußere Bremsbelaganordnung 36 und
die äußere Scheibe 28 gegen
die feste mittlere Bremsbelaganordnung 38 drängen.
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Bei
dem ersten und dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung
begrenzt das Befestigen der mittleren Bremsbelaganordnung 38 an
der Führung 72 das
Abschrägen
der Bremsbelaganordnungen 34, 36, 38.
Des Weiteren ist das Abschrägen
der Bremsbelaganordnungen 34, 36, 38 homogener,
da die Wirkung der Bremsbelaganordnungen 34, 36, 38 symmetrischer
ist. Außerdem
hat man festgestellt, dass es durch das Befestigen der mittleren
Bremsbelaganordnung 38 an der Führung 72 möglich wird,
die Länge
der Nabe 16 zu verringern, da sich die äußere Bremsbelaganordnung 36 und
die äußere Scheibe 28 zur
Mitte bewegen. Folglich hat die Bewegung der inneren Scheibe 26 eine verringerte
Länge,
wobei die Wirksamkeit der Mehrscheibenbremse verbessert ist. Man
hat außerdem festgestellt,
dass das Befestigen der mittleren Bremsbelaganordnung 38 an
der Führung 72 die Notwendigkeit
für Bremswiderlager
am Achsschenkel 12 wesentlich verringert, wobei die Formen
der Verstärkungsplatten 40, 46, 52 und
des Achsschenkels 12 vereinfacht werden. Der Achsschenkel 12 kann
aus alternativen Materialien wie Aluminium oder Gusseisen mit Kugelgrafit
ausgebildet sein.
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Bei
dem exemplarischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die mittlere Bremsbelaganordnung 38 mit
den Vorsprüngen 96, 98 gehalten.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen
der Erfindung kann die Führung 72 Schlitze
aufweisen, die sich von den Oberflächen 92, 94 nach
innen erstrecken, um die Arme 88, 90 an Stelle
der Vorsprünge 96, 98,
die sich von den Oberflächen 92, 94 nach
außen
erstre cken, aufzunehmen. Außerdem
zeigen die Figuren der Anmeldung die feste mittlere Bremsbelaganordnung 38 auf
einem gleitenden Bremssattel 62. Bei alternativen Ausführungsbeispielen
der Erfindung kann die feste mittlere Bremsbelaganordnung 38 auch
auf einen festen Bremssattel angewandt werden, in dem sich die Kolben
sowohl an der inneren als auch an der äußeren Seite der Bremse befinden.
Die äußere und
die innere Belaganordnung werden noch entlang einer Bremssattel-Lagerfläche geführt und
bewegen sich zur mittleren (festen) Belaganordnung.
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Mit
Bezug nun auf 5 bis 8 wird ein zweites
exemplarisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Elemente, die mit den Elementen des ersten
exemplarischen Ausführungsbeispiels identisch
oder ähnlich
sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden
nicht wieder ausführlich
beschrieben.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
umfasst die Führung 72 eine
innere Wand 108, die mit zwei Öffnungen 201 zum Befestigen
der Führung 72 am Achsschenkel
mit Bolzen versehen ist, und einen Brückenabschnitt, der sich um
die Scheiben 26, 28 erstreckt. Der Brückenabschnitt
umfasst eine erste Hälfte 114 und
eine zweite Hälfte
(nicht dargestellt). Die Führung 72 umfasst
ein inneres Führungsteil 202 mit
der inneren Wand 108 und inneren Teilen der ersten Hälfte 114 und
der zweiten Hälfte
des Brückenabschnitts,
ein erstes äußeres Führungsteil 203 mit
einem äußeren Teil
der ersten Hälfte 114 und
ein zweites äußeres Führungsteil
(nicht dargestellt) mit einem äußeren Teil
der zweiten Hälfte.
Das erste und zweite äußere Führungsteil
sind ähnlich,
wobei nur das erste äußere Führungsteil 203 ausführlich beschrieben wird.
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Das
erste äußere Führungsteil 203 umfasst eine
Bohrung 205, wobei das innere Führungsteil 202 eine
Bohrung 206 umfasst, um das erste äußere Führungsteil 203 und
das innere Führungsteil 202 zusammen
mit einer Schraube 204 zu befestigen. Die Bohrung 205 umfasst
von der äußeren Seite
zur inneren Seite eine erste Sektion 207 mit einem größeren Durchmesser
zur Aufnahme des Schraubenkopfes 210, eine zweite Sektion 208 mit
einem kleineren Durchmesser und eine dritte Sektion 209 mit
einem größeren Durchmesser
zur Aufnahme des Endes eines hervorstechenden Abschnitts 211 des
inneren Teils der ersten Hälfte 114.
Die Bohrung 206 hat einen konstanten Durchmesser und erstreckt
sich durch den hervorstechenden Abschnitt 211 in das innere
Teil der ersten Hälfte 114.
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Die
Arme 88, 90 der mittleren Bremsbelaganordnung 38 sind
mit Öffnungen 212 bzw. 214 versehen.
Der innere Durchmesser der Öffnungen 212, 214 passt in
den äußeren Durchmesser
des hervorstechenden Abschnitts 211. Im zusammengebauten Zustand
der Führung 72 tritt
der hervorstechende Abschnitt 211 des inneren Teils der
ersten Hälfte 114 durch
die Öffnung 212,
wobei ein hervorstechender Abschnitt des inneren Teils der zweiten
Hälfte
durch die Öffnung 214 tritt.
Die Arme 88, 90 sind zwischen dem inneren Führungsteil 202 einerseits
und dem ersten äußeren Führungsteil 203 und
dem zweiten äußeren Führungsteil
andererseits eingeklemmt. Folglich ist die mittlere Bremsbelaganordnung 38 relativ
zur Führung 72 befestigt.
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Bei
dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung wurde festgestellt, dass die Befestigung der mittleren
Bremsbelaganordnung 38 an der Führung 72 durch hervorstechende
Abschnitte, die durch Öffnungen
geführt
werden und die die mittlere Bremsbelaganordnung 38 zwischen
Teilen der Führung 72 einklemmen,
das Geräusch-
und Vibrationsverhalten der Mehrscheibenbremse verbessert. Folglich
sind weitere Maßnahmen
zur Verbesserung des Geräusch-
und Vibrationsverhaltens wie ein spezielles Design der mittleren
Bremsbelaganordnung 38 nicht notwendig. Des Weiteren ist
die Kontaktfläche
zwischen der mittleren Bremsbelaganordnung 38 und der Führung 72 erhöht. Folglich
ist die Kühlung
der mittleren Bremsbelaganordnung 38 verbessert. Es wurde
außerdem
festgestellt, dass es möglich
ist, für
eine vorgegebene Dicke der mittleren Bremsbelaganordnung 38 die
Dicke der Verstärkungsplatte 52 zu
verringern und die Dicke des ersten und des zweiten Belages 54, 56 zu
erhöhen.
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Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
kann abhängig
von der Abmessung der Führung 72 die Führung 72 mit
Löchern 126, 128 zur
Aufnahme von Gleitbolzen 122, 124 versehen sein,
die am Bremssattel 62 in einer Weise ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel
befestigt sind. Alternativ kann, wie in 5 und 8 dargestellt
ist, die Führung 72 mit Gleitstiften 216 zur
Aufnahme von Gleitbuchsen 218 versehen sein, die am Bremssattel 62 befestigt
sind. In diesem Fall können
die Abmessungen der Arme 114, 116 verringert sein.
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Während die
Erfindung mit Bezug auf ein exemplarisches Ausführungsbeispiel beschrieben
wurde, wird es für
den Fachmann verständlich
sein, dass verschiedene Änderungen
vorgenommen werden können
und Entsprechungen für
deren Elemente ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen. Zusätzlich
können
viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine besondere Situation
oder ein Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von
deren wesentlichen Umfang abzuweichen. Daher soll die Erfindung
nicht auf das spezielle Ausführungsbeispiel
beschränkt sein,
das als beste Ausführungsform
offenbart ist, die zur Ausführung
dieser Erfindung denkbar ist, sondern die Erfindung soll alle Ausführungsbeispiele
enthalten, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.