DE60201263T2

DE60201263T2 - Reibbelag

Info

Publication number: DE60201263T2
Application number: DE60201263T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Alan Buxton PHILLIPS
Original assignee: Federal Mogul Friction Products Ltd
Current assignee: Federal Mogul Friction Products Ltd
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2022-03-09
Also published as: GB0106357D0; ATE276452T1; EP1368576A1; DE60201263D1; KR20030085135A; WO2002073059A1; JP2004522086A; EP1368576B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Reibbeläge, z. B. Bremsbeläge, Bremsbacken und Kupplungsplatten, und insbesondere auf solche Beläge für Fahrzeuge, speziell, aber nicht ausschließlich, auf Scheibenbremsbeläge für Schienenfahrzeuge.
Reibbeläge für die oben genannten Verwendungen sind an sich wohlbekannt und werden zwischen einer Reibfläche und einem Betätigungsorgan, die sich relativ zueinander bewegen, zum Aufbringen einer Eingriffskraft auf diese in einer Richtung zur Reibfläche hin montiert, um eine Verkleinerung der Relativbewegung zu bewirken. Im Falle einer Bremse besteht das Ziel natürlich darin, die Reibfläche, die einen gekrümmten Rand aufweisen kann, oder eine ebene Scheibenfläche eines Rades durch einen Reibbelag zu verlangsamen, der so geformt ist, daß er zur Form der Reibfläche paßt. Wenngleich die nachfolgend beschriebene Erfindung insbesondere für Schienenfahrzeuge und Scheibenbremsen für diese relevant ist, soll die Erfindung dennoch nicht auf Scheibenbremsbeläge für solche Fahrzeuge beschränkt sein.
Fahrzeugscheibenbremsen-Anordnungen für Schienen- und Straßenfahrzeuge, bei denen meist ein im wesentlichen ebener Belag, der eine Schicht aus Reibmaterial trägt, in Eingriff mit einer sich drehenden Scheibe aus Stahl oder einem anderen Material gedrückt wird, sind wohlbekannt, und die unterschiedlichen Anforderungen, die von verschiedenen Fahrzeugtypen an die Gestaltung des Bremsbelages gestellt werden, sind z. B. in der GB-A-2260176 dargelegt.
Bestehende Formen von Scheibenbremsbelägen für Schienenfahrzeuge werden aus Gründen, die mit der Herstellung und Handhabung zusammenhängen, normalerweise in Paaren verwendet und weisen jeweils eine im allgemeinen bogenförmige, sich verjüngende Form auf, die auf einer Seite eine Schicht aus Reibmaterial und auf der gegenüberliegenden Seite eine Laserplatte mit trapezförmigem Querschnitt zum Einnuten in einen Träger aufweisen, der mit dem Bremsenbetätigungsorgan gekoppelt ist. Wie in der o. g. Patentschrift erläutert, sind Reibmaterialien zur Verwendung bei Schienenfahrzeugen im allgemeinen hart, und sofern die Belagoberfläche groß ist, kommt es zu Problemen, wenn sichergestellt werden soll, daß die Fläche des Reibmaterials richtig und gleichmäßig mit der Scheibenfläche in Eingriff tritt, d. h. mit dieser zusammenpaßt.
In der WO 95/07418 ist eine solche Situation aufgezeigt und ein Reibmaterial definiert, das von einem wärmehärtbaren Harz ausgeht, welches mindestens 50% eines keramischen Füllstoffs zusätzlich zu anderen Füllstoffen und reibungsmodifizierenden Bestandteilen enthält. Ein solches Material, das zweckmäßigerweise als „Keramikreibematerial" beschrieben werden kann, ist für einen Betrieb bei äußerst hohen Bremsflächentemperaturen geeignet, ist aber auch spröde und paßt sich schlecht einer Bremsscheibenfläche an, gegen die es gedrückt wird. Diese Sprödigkeit und schlechte Anpaßfähigkeit werden durch die relativ großen Belagoberflächen verschlimmert, die bei Bremsbelägen für Schienenfahrzeuge vorliegen.
Eine schlechte Anpaßfähigkeit kann dazu führen, daß nur Teile des Reibmaterials unverhältnismäßig große Bremskräfte auf kleine Oberflächen der Scheibenfläche aufbringen und um die Scheibe herum Bereiche mit höheren Temperaturen als an anderen Stellen ergeben, die zu geringen Reibkräften, sowie zu ungleichmäßigem und vorzeitigem Verschleiß des Belages und der Scheibe führen können. Durch Sprödigkeit wird auch die Materialschicht insgesamt anfällig für thermische und physikalische Stoßbelastungen, die zu Rissen im Material und zu einer Verminderung der Wirksamkeit des Belages und/oder seiner Lebensdauer führen können.
Um diese Wirkungen abzuschwächen, ist es bekannt, das Reibmaterial mittels einer einen relativ niedrigen Modul aufweisenden (oder weichen), kraftüberfragenden, elastomeren Unterlage und möglicherweise zusätzlichen Zwischenlagen abzustützen. Die WO 97/2549 beschreibt einen solchen Belag-Aufbau, der sich zum Teil dem Problem der Anpaßfähigkeit zuwendet, und aus dieser Veröffentlichung ist es bekannt, Nuten oder Oberflächenschnitte zu erzeugen, die sich bis zur Unterschicht hin erstrecken, so daß die Reibschicht tatsächlich eine Anordnung von Blöcken oder Elementen aus Reibmaterial umfaßt, die auf dieser Anordnung aus weicher Unterschicht/Rückplatte montiert sind. Ungeachtet dieser Bemühung, die Anpaßfähigkeit zu verbessern, ist jedoch festzustellen, daß die hohen Temperaturen, die durch solche keramischen Reibmaterialien (und ohne übermäßige Schwierigkeiten bei anderen) während des Bremsens erzeugt werden können, sich nachteilig auf die Verbindung zwischen den Schichten und auf die elastomeren Materialien der Unterlage und damit auf die strukturelle Einheit des Belages auswirken können. Obwohl Reibmaterialien und insbesondere keramische Reibmaterialien an sich bei hohen Temperaturen und unter hohen Bremseingriffsbelastungen arbeiten können und ein wirksames Bremsen bewirken, war es daher in der Praxis notwendig, Bremsbeläge, welche diese Materialien enthalten, konservativ und ohne großen Anreiz, die Bremsleistung des Reibmaterials zu maximieren, zu konstruieren und zu verwenden.
Aus der GB-A-527218 ist eine Rückplattenanordnung bekannt, die ein Doppel-T-Profil aufweist, das teilweise durch Wandflansche verschlossen ist, welche die eigentliche Rückplatte überlagern, und in das mehrere Reibmaterial-Blöcke aus einer Schicht aus elastomeren Material, durch das Bremseingriffskräfte zwischen der Rückplattenanordnung und den Blöcken übertragen werden, eingeschoben werden können. Jeder Block weist, benachbart dem elastomeren Material, einen Blockflansch auf, der in Eingriff mit den Wandflanschen der Rückplatte tritt und verhindert, daß sich die Reibmaterialblöcke von der Rückplattenanordnung abheben, wenn sie nicht durch das Vorliegen der Bremsscheibe daran gehindert werden. Dies kann zwar auf eine geringere Zuverlässigkeit der Haftung zwischen dem Reibmaterial und einer federnden Unterlage für die Unversehrtheit des Belages hinweisen, doch es handelt sich dabei um eine Bremsstruktur, die nicht robust genug ist, um zum Bremsen bei Schienenfahrzeugen oder mit spröden Reibmaterialien eingesetzt zu werden, und bietet keine Lösung für die Auswirkungen hoher Temperatur auf ein elastomeres Unterschicht-Material.
Ein anderer Ansatz bestand darin, ein weniger sprödes Material zu verwenden, das allerdings nicht frei von seinen eigenen Einschränkungen ist. Beispielsweise ist es bekannt, ein Reibmaterial einzusetzen, das aus einem Sintermetallwerkstoff besteht, der zwar bei hohen Temperaturen eingesetzt werden und große Eingriffskräfte übertragen kann, jedoch keineswegs anpassungsfähig ist und auf der Reibfläche in relativ kleinen und einzeln ausrichtbaren Blöcken oder Elementen vorliegen muß. Beispiele für Scheibenbremsenreibbeläge für Schienenfahrzeuge, bei denen Sinterwerkstoffe mit schlechter Anpaßfähigkeit in Form von einzelnen, federnd montierten Reibelementen eingesetzt werden, sind in der DE-U-85 14 607, der US-A-4640390 und der US-A-5538108 gezeigt. Die ersten beiden dieser Druckschriften setzen jeweils eine geschichtete Anordnung aus einer Rückplatte ein, die von einer beabstandeten Halteplatte überlagert wird, gegen die mit Flanschen versehene Reibelemente durch Federmittel vorgespannt werden, welche jeweils in Form einzelner Federn oder einer Zwischenplatte mit einer Anordnung von federnden Vorsprüngen ausgebildet sind. Zudem erfordert die geschichtete Rückplatten-Struktur eine merkliche Dicke, die, wenn die gesamte Dicke des Belags für eine bestimmte Verwendung festgelegt ist, zu kleineren (flacheren) Reibelementen und damit zu einer kürzeren Betriebsdauer führt. Dies wird bis zu einem gewissen Grad durch die Fähigkeit abgemildert, die Federmittel so vorzuspannen, daß eine Reibelement-Verschiebung nur bei großen Kräften erfolgt und damit etwas eingeschränkt ist. Nichtsdestoweniger erfordern solche komplexen Strukturen eine präzise Fertigung, um eine Relativbewegung zwischen Bauteilen zu gestatten, und in der exponierten und schädlichen Umgebung von Fahrzeugbremsen können einzelne Reibelemente eingeklemmt werden und allen Nachteilen unterliegen, die im Zusammenhang damit stehen, daß sie nicht anpassungsfähig werden, was den Ausgangspunkt für die US-A-5538108 bildet. Diese folgt einem anderen Ansatz und verzichtet auf eine Komplexität der Bauweise zugunsten einer Montage einzelner, gesinterter Reibelemente auf ebenen, federnden Platten, die federnd verbiegbar und frei vorstehend an einer einfachen Rückplatte befestigt sind, von der sie jedoch abstehen. Jedes Reibelement ist an einem freien Ende einer federnden Platte montiert, die sich durch Verbiegung über ihre Länge, wie dies durch Übertragung von Bremseingriffskräften und etwaige Unebenheiten in der kontaktierten Reibfläche vorgegeben ist, zur Rückplatte hin- bzw. von dieser wegbewegen kann. Obwohl diese Bauweise deutlich weniger komplex ist als die anderen, versteht sich, daß jede Platte von einer Belastung gleich Null aus verbogen wird, bis sie der dabei übertragenen Bremseingriffskraft entgegenwirkt, wobei merkliche Bremseingriffskräfte eine deutliche Biegung jeder Platte erfordern können. Dies erfordert nicht nur eine Verschiebung der Elemente und Stützplatten von der Rückplatte um einen Grad, der jeden Vorteil gegenüber den geschichteten Bauweisen bezüglich der Reibelement-Länge zunichte machen kann, sondern bewirkt auch, daß jedes Reibelement relativ zur Rückplatte geneigt wird, wenn sich die Stützplatte biegt, so daß ein ungleicher Verschleiß der Reibelemente möglich erscheint.
Die DE-A-198 40 065 beschreibt einen Reibbelag gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Trägergestaltung des Reibbelags umfaßt Führungsöffnungen für die Reibblöcke.
Obwohl sich solche Kriterien am deutlichsten in den besonders extremen Bedingungen bei der Herstellung oder den Abmessungen, Kräften und bevorzugten Materialien im Zusammenhang mit Scheibenbremsen für Schienenfahrzeuge manifestieren, versteht sich, daß solche Fragen der Anpaßfähigkeit und hoher Temperaturen bis zu einem gewissen Grade auf jeden der vorgenannten Reibbeläge zutreffen, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Reibbelagskonstruktion bereitzustellen, die eine bessere Anpaßfähigkeit und Wärmebeständigkeit als bekannte Anordnungen ergibt. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es auch, mittels eines solchen Reibbelages einen Scheibenbremsbelag bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Reibbelag zur Montage zwischen einer Reibfläche und einem Betätigungsorgan, die sich relativ zueinander bewegen, zum Aufbringen einer Eingriffskraft auf diesen in einer Richtung zur Reibfläche hin, um eine Verringerung der Relativbewegung zu bewirken, eine Rückplatte, die eine erste Seite zum Aufbringen einer Eingriffskraft auf diese und eine zweite Seite aufweist, eine Vielzahl getrennter Reibelemente, die von der zweiten Seite aus verlaufen, wobei jedes Element ein Reibende, das dazu eingerichtet ist, sich auf der Reibfläche abzustützen, und ein druckseitiges Ende aufweist, das dazu eingerichtet ist, die durch die Rückplattenanordnung auf es aufgebrachte Eingriffskraft entlang einer Eingriffskraftachse einwirken zu lassen, die im wesentlichen in Längsrichtung durch jene hindurchläuft, wobei die Reibelemente gegenüber der Rückplatte durch metallische Stützmittel, die relativ zur ersten Seite der Rückplatte federnd verbiegbar sind, abgestützt und so betätigbar sind, daß sie eine auf die erste Seite der Rückplatte aufgebrachte Eingriffskraft auf das Reibelement übertragen und eine Vorspannkraft auf das Reibelement ausüben, die entgegen dessen Verschiebung zur Rückplatte hin wirkt, wobei der Reibbelag dadurch gekennzeichnet ist, daß die Federmittel für jedes Reibelement einen einzelnen, ihm allein zugewiesenen Stützfederfinger aus Metallblech umfassen, der in einem Abstand entlang einer Finger-Längsachse angeordnete erste und zweite Endbereiche aufweist, die über einen integrierten Mittelbereich verbunden sind, wobei der erste Endbereich an der Oberfläche der Rückplatte angeordnet ist, der zweite Endbereich im wesentlichen parallel zum ersten Endbereich verläuft und das relativ zu dieser arretierte Reibelement gegen eine Verschiebung zumindest entlang der Eingriffskraftachse abstützt, wobei der Mittelbereich zwischen dem ersten und zweiten Endbereich relativ zur Rückplatte spitzwinkelig verläuft, um eine Trennung des zweiten Endbereiches von der Rückplatte zu bewirken, und zumindest benachbart dem ersten und zweiten Endbereich federnd verbiegbar ist, um eine reversible Verschiebung des zweiten Endbereichs zur Rückplatte hin zu gestatten.
In dieser Beschreibung stehen der Begriff „Bremseingriffskraft" und seine verkürzte Form „Eingriffskraft" für die Kraft, die auf den Belag aufgebracht und in einer Richtung zur Reibfläche hin sowie senkrecht zur Richtung der Reibflächenbewegung ausgeübt wird. Im Zusammenhang mit einer Scheibenbremse umfaßt die Reibfläche die Bremsscheibenfläche. Der Begriff „durch Reibung erzeugte Kraft" bezeichnet die Kraft, die von der Reibfläche auf den Belag ausgeübt und in Richtung der Reibflächenbewegung ausgeübt wird. „Entlang der Rückplatte" heißt in der Richtung der Reibflächenbewegung relativ zur Rückplatte.
Nun werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhalber unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1(a) eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Reibbelages, der einen Scheibenbremsbelag für ein Schienenfahrzeug umfaßt, den Abmessungen nach UIC 541-3 OR entspricht und gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet ist.
1(b) eine Seitenansicht des Belags aus 1(a);
2(a) einen Schnitt durch einen Teil des Belags aus 1(a) entlang der Linie 2a-2a, wobei zwei von mehreren Reibelementen dargestellt sind, welche auf einer Rückplatte von metallischen Stützmitteln in Form von die Rückplatte überlagernden Stützfederfingern abgestützt sind;
2(b) eine Draufsicht auf das Reibelement und die Stütze aus 2(a) in Richtung 2b-2b in dieser;
3 eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages, die einen anderen Aufbau des Reibelementes veranschaulicht;
die 4(a) und 4(b) eine Schnittdarstellung eines Teils bzw. eine Draufsicht auf einen Teil einer dritten Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages, mit einer weiteren Gestaltung des Reibelementes und der Stützmittel für dieses, wobei die Draufsicht aus 4(b) entlang der Richtung 4b-4b in 4(a) gezeigt ist;
5(a) eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer vierten Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages, die eine Hälfte einer Paaranordnug von Reibelement und Stützfederfinger darstellt, ähnlich der aus 2(a), aber den Stützfederfinger mit einer steileren Neigung gegenüber der Rückplatte und das zugeordnete Reibelement, ebenfalls geneigt, zeigt;
5(b) eine Schnittdarstellung durch die andere Hälfte des Paares, die ein Keil-Element zeigt, welches am Stützfederfinger angeklemmt ist, um eine vorspannende Verformung desselben zu bewirken;
6 einen Schnitt durch einen Teil einer fünften Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages, die eine modifizierte Weise zum Festhalten des Reibelementes relativ zum Stützfederfinger und eine Aussparung in der Rückplatte darstellt;
7 einen Schnitt durch einen Teil einer sechsten Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages, der eine weitere Form eines Reibelementbehälters und eine andere Form des Festhaltens des Reibelementes relativ zum Stützfederfinger sowie eine Aussparung in der Rückplatte zeigt;
die 8 und 9 Schnitte durch Teile einer siebten bzw. achten Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages, ähnlich denen der 2(a) und 7, wobei jedoch die Stützmittel durch die Rückplatte mittels Verformung derselben gebildet sind, und
die 10(a) und 10(b) eine Vorder- bzw. Seitenansicht einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Bremsschuh zeigt, der eine Rückplatte mit einer zylindrisch gekrümmten zweiten Seite aufweist, von der aus getrennte, federnd montierte und gehalterte Reibelemente verlaufen.
Bezugnehmend auf die 1(a) und 1(b) umfaßt ein Scheibenbremsenbelag 10 eine UIC-Form, wie sie bei Schienenfahrzeugen eingesetzt wird, wobei ein solcher Belag zusammen mit einem spiegelbildlich angeordneten Belag 11 komplementärer Form, der nur teilweise gezeigt ist, als ein komplementäres Paar eingesetzt wird. Jeder Belag umfaßt eine Rückplatte 12 mit einer ersten Seite, die allgemein mit 14 bezeichnet ist, zum Aufbringen einer Bremseingriffskraft auf diesen mittels einer Montageschiene 15 mit Schwalbenschwanz-Querschnitt, und eine zweite Seite, die allgemein mit 16 bezeichnet ist, von der aus eine Vielzahl getrennter Reibelemente 20_i verlaufen, wobei i bei der dargestellten Ausführungsform gleich vierzehn ist. Die Reibelemente 20_i sind zur Vereinfachung der Herstellung, nicht nur der Elemente selbst, sondern auch der Rückplatte 12, vorzugsweise, aber nicht zwingend, identisch. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird hier daher nur ein Reibelement näher beschrieben, nämlich als Element 20.
Es sei nun auch auf die 2(a) und 2(b) Bezug genommen, in denen das Reibelement 20 einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt relativ zu einer Längsmittelachse 22 desselben aufweist und sich entlang der Achse in im wesentlichen zylindrischer Form erstreckt. Das Element weist ein Reibende 24, das dazu dient, auf einer Reibfläche 25 einer Radbremsscheibe 26 aufzuliegen, und auf der gegenüberliegenden Seite ein Druckende 28 auf, das auf der Rückplatte entlang einer Eingriffskraft-Übertragungsachse 30, parallel zur Längsachse 22, abgestützt und so angeordnet ist, daß die Eingriffskraft durch die Rückplatte aufgebracht wird. Durch Reibung erzeugte Kräfte, die daher rühren, daß das Reibende auf der Scheibenreibfläche 25 abgestützt wird, wirken in einer Richtung 32 senkrecht zur Eingriffskraftachse 30 oder, gemäß der Terminologie dieser Beschreibung, in einer Richtung entlang der Rückplatte.
Das Reibelement 20 umaßt einen Behälter 40, der die Begrenzung des Elementes zwischen seinem Reibende 24 und seinem Druckende 28 festlegt, mit einer Basis 42 am Druckende, von der eine Seitenwand 44 zum Reibende hin verläuft, in der ein Körper aus Reibmaterial 46 eingefaßt ist.
Das Reibmaterial ist ein keramisches Reibmaterial der in der WO 95/07148 beschriebenen Form, und obwohl das Material bekanntlich eine hohe Temperatur erzeugt und eine schlechte Anpaßfähigkeit über große Oberflächen hinweg aufweist, begegnet die federnde Montage kleinerer, getrennter Körper, die nicht durch die beim Bremsen erzeugte Wärme beeinträchtigt werden, den Nachteilen, die bisher bei der Verwendung eines solchen Reibmaterials festzustellen waren. Es können jedoch auch andere Reibmaterialzusammensetzungen, z. B. solche auf Harzbasis oder andere, verwendet werden.
Die Behälter-Seitenwand 44 erstreckt sich über die gesamte Länge des Reibmaterialkörpers, schützt die Kanten des Körpers vor Stoßschäden und bietet wirksam eine verbesserte Festigkeit in Umfangsrichtung, die einer Rißbildung im Reibmaterial aufgrund von Druck-konzentrierenden, asphärischen Rauhigkeiten der Scheibenoberfläche entgegenwirkt. Die Behälter-Seitenwand besteht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, die durch die Reibfläche der Bremsschreibe mit dem Reibmaterial leicht abgetragen wird. Der Behälter kann, wie gezeigt, eine getrennte rohrförmige Seitenwand und eine kreisförmige Basis aufweisen, die durch Löten oder dergleichen so zusammengefügt sind, daß die Basis den Boden 48 des Behälters umfaßt. Die Basis und die rohrförmige Seitenwand können aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein, bestehen jedoch vorzugsweise aus demselben Material, um Wärmespannungen an der Verbindungsstelle abzuschwächen. Der Körper wird dadurch in dem Behälter gehalten, daß er mit dem Boden 48 und/oder der Seitenwand 44 verbunden wird.
Bei dieser Ausführungsform sind die Form und Umfangsabmessungen der Rückplattenanordnung so vereint, daß sie den UIC-Normen entsprechen. Nach Festlegung auf die Verwendung von Elementen, die innerhalb von Fertigungstoleranzen bezüglich Abmessungen und Material identisch sind, d. h. dieselbe Form und dieselben Abmessungen aufweisen und dieselben Materialien wie bei jedem anderen einsetzen, sowie einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, der für die Fertigungsgenauigkeit und -kosten am günstigsten ist, besteht ein Konflikt zwischen dem Maximieren der Anpaßfähigkeit und dem Vorsehen einer angemessenen Oberfläche zum Eingriff mit der Bremsscheibe. Bei dieser Ausführungsform ist es für einen Belag, der gemäß UIC 541-3 OR bemessen ist, bevorzugt, Reibelemente 20 einzusetzen, die eine Behälter-Seitenwand mit einem Außendurchmesser von zwischen 30 mm und 40 mm, vorzugsweise von 36 mm, und einer Wanddicke von etwa 1 mm [bis 1,5 mm] aufweisen, d. h. einen Reibmaterialkörper-Durchmesser von 34 mm haben. Im Verhältnis zur Gesamtfläche der Rückplattenanordnung, die 209 cm² beträgt, weist jedes der zehn Elemente eine Reibmaterialoberfläche auf, die weniger als 5%, genauer gesagt 4,34%, der gesamten Belagfläche ausmacht, wobei vierzehn Elemente 60,8% der gesamten Belagfläche ausmachen.
Natürlich ist es möglich, die Anzahl der eingesetzten Elemente sowie die jeweiligen Abmessungen zu verändern, und es versteht sich, daß Elemente mit unterschiedlichen Querschnittsformen und/oder Abmessungen und/oder Reibmaterialien an unterschiedlichen Teilen des Belags vorhanden sein können, um den auf dem Belag verfügbaren Platz besser zu nutzen, was aber mit einer komplexeren und kostspieligeren Fertigung verbunden ist.
Der Boden 48 des Behälters 40 ist vom Druckende des Reibelementes durch eine Reihe von Bauteilen beabstandet, durch die er, wie weiter unten beschrieben, abgestützt und gehaltert ist.
Das Reibelement 20 ist gegenüber der Rückplatte durch metallische Stützmittel abgestützt, die allgemein mit 50 bezeichnet sind, relativ zur ersten Seite der Rückplatte federnd verbiegbar und so betätigbar sind, daß sie eine Eingriffskraft, die auf die erste Seite der Rückplatte aufgebracht wird, an das Reibelement übertragen und eine Vorspannkraft auf das Reibelement ausüben, die dessen Verschiebung zur Rückplatte hin entgegenwirkt, und ist durch allgemein mit 70 bezeichnete Haltemittel abgestützt, die so betätigbar sind, daß sie jedes Reibelement einzeln gegenüber der Rückplatte gegen eine Verschiebung von der Rückplatte weg und entlang der Rückplatte festhalten. Bei dieser Ausführungsform umfassen die Haltemittel metallische Stützmittel 70, wobei das Element 20 relativ zu den Stützmitteln und die Stützmittel selbst relativ zur Rückplatte zurückgehalten werden. Die metallischen Stützmittel umfassen für das Reibelement 20 einen einzelnen, nur diesem zugewiesenen Stützfederfinger 52 aus Metallblech mit einer Fingerlängsachse 54, entlang derer erste und zweite Endbereiche 56, 58, die jeweils über einen einstückigen Mittelbereich 60 miteinander verbunden sind, voneinander beabstandet angeordnet sind. Der erste Endbereich ist an der Oberfläche der zweiten Seite 16 der Rückplatte angeordnet und an diese angepaßt. Der zweite Endbereich 58 verläuft im wesentlichen parallel zum ersten Endbereich und stützt das Reibelement 20 gegenüber diesem ab, um eine Bremsauslösekraft auf die Achse 30 über den ersten Endbereich und den Mittelbereich an die Elementachse 22 zu übertragen und Rückhaltemittel gegen eine Verschiebung zur Rückplatte hin zu bilden. Der Mittelbereich 60 verläuft zwischen dem ersten und zweiten Endbereich mit einer spitzwinkligen Neigung gegenüber dem ersten Endbereich, um eine Trennung des zweiten Endbereichs von der Rückplatte zu bewirken, und ist gegenüber dem ersten und zweiten Endbereich federnd verbiegbar, um eine reversible Verschiebung des zweiten Endbereichs zur Rückplatte hin zu gestatten. Insbesondere sind der Mittelbereich und die Endbereiche dort verbiegbar, wo sie zusammenlaufen, um eine Verschiebung des Reibelementes in einer Richtung entlang der Achse 22 mit minimaler Änderung der Ausrichtung zu gestatten.
Bei dieser Ausführungsform, die sich auf einen Scheibenbremsbelag mit einer ebenen Rückplatte bezieht, umfaßt der Stützfederfinger 52 ein Metallblech gleichförmiger Dicke, der erste und zweite Endbereich sind im wesentlichen eben und parallel und der Mittelbereich ist ebenfalls im wesentlichen eben und verläuft unter einem im wesentlichen einheitlichen Neigungswinkel gegenüber dem ersten Endbereich, und dabei wird für die zweite Seite der Rückplatte eine Neigung von etwa 30° als geeignet empfunden.
Zusätzlich dazu, daß der Mittelbereich 60 eine im wesentlichen gleichförmige Dicke zwischen dem ersten und zweiten Endbereich aufweist, nimmt auch seine Breite vom zweiten Endbereich zum ersten Endbereich hin kontinuierlich ab, wie dies in 2(b) deutlicher zu sehen ist.
Der zweite Endbereich 58 hat, außer dort, wo er sich an den Mittelbereich anschließt, einen im wesentlichen kreisförmigen Umfang, welcher der Basis des Reibelementes 20 entspricht, das er stützt, aber kleiner als diese ist. Eine lastverteilende Unterlegscheibe 62 ist zwischen der Reibelement-Basis und dem zweiten Endbereich des Stützfederfingers angeordnet, wobei sie eine Querschnittfläche hat, die kleiner als die der Reibelement-Basis, aber größer als die des zweiten Endbereichs ist.
Wie zuvor erwähnt, umfassen die Rückhaltemittel 70 die Stützmittel 50, und das Reibelement 20 umfaßt den Stützfederfinger 52. Der Stützfederfinger ist so angeordnet, daß der erste Endbereich 56 in Überlagerung gegen die Fläche 16 der Rückplatte an deren zweiter Seite anläuft, und ist über mindestens ein Befestigungselement 72, wie z. B. eine Niete oder Schraube, und bei dieser Ausführungsform über ein Paar von Befestigungselementen 72 und 72', die durch den ersten Endbereich 56 hindurchlaufen, an einem Paar von Befestigungsstellen 74 und 74' befestigt, die entlang einer Befestigungsachse 76, welche im wesentlichen senkrecht zur Fingerachse 54 verläuft, voneinander im Abstand angeordnet sind.
Die Reibelement-Rückhaltemittel umfassen am Druckende des Reibelementes ein Halteteil 78 in Form eines Niets, einer Schraube oder dergleichen, das entlang der Längsachse 22 durch die Basis des Behälters 40 hindurchläuft, und eine Öffnung im zweiten Endbereich 58 des Stützfederfingers, sowie etwaige zwischengeschaltete Teile, wie z. B. die lastverteilende Unterlegscheibe 62, um das Reibelement am Finger gegenüber einer Relativbewegung in irgendeiner Richtung durch Festklemmen der Teile relativ zueinander und zum Boden des Behälters zu befestigen.
Bei Gebrauch wird eine Bremsauslösekraft über eine Schiene 15 in Richtung der Achse 30 auf die Rückplatte 12 aufgebracht, wobei diese Kraft (falls erforderlich) den Belag so verschiebt, daß das Reibende 24 jedes Reibelementes gegen die sich relativ zu ihm bewegende Scheibenfläche 25 gedrückt wird, und die Kraft danach über den Stützfederfinger 52 übertragen wird, der dazu neigt, sich zu verbiegen, bis die Rückstellkraft, die vom Finger auf das Reibelement ausgeübt wird, im wesentlichen gleich der aufgebrachten Bremsauslösekraft ist.
Da jedes der Reibelemente 20_i in ähnlicher und unabhängiger Weise gefedert ist, ermöglicht es die jeweilige Bremsauslösekraft, die auf die Rückplatte aufgebracht wird, daß die Reibelemente über kleine Unterschiede hinsichtlich der jeweiligen Stützfederfinger-Biegungen, die eine wirksame Anpassung zwischen dem Reibmaterial, das unter den Elementen verteilt ist, und der Scheibe herstellen, in Anlage gegen die Scheibe kommen. Während jede Ungleichheit zwischen Stützfederfingern, Reibelement oder Unterlegscheiben-Abmessungen oder das Vorliegen eines Punktes höchster Belastung der Reibfläche ein bestimmtes Reibelement anfangs in größerem Maße als die anderen verbiegen und dadurch eine größere Vorspannkraft erzeugen kann, ist zu erwarten, daß dieses Reibelement mit einer beschleunigten Geschwindigkeit verschleißt, bis die Vorspannkraft auf dasselbe Niveau wie das der anderen abfällt.
Der Stützfederfinger 52 umfaßt ein Blech oder eine Platte aus Kohlenstoffstahl mit einer solchen Dicke und Länge, daß er eine beträchtliche Steifigkeit gegen Verbiegung aufweist, selbst wenn letztere gewünscht ist, aber auch innerhalb enger Grenzen bei den erhöhten Temperaturen, die in Fahrzeugbremsanordnungen auftreten, federnd verbiegbar ist. Für geeignet wurde das Material BS970En2 befunden. Der Stützfederfinger 52 kann so bemessen sein, daß er einen hohen Anfangswiderstand gegen Verbiegen bietet, um innerhalb seiner elastischen Grenzen für Auslösekräfte, welche die normalerweise auf ein Bremssystem einwirkenden übersteigen, zu bleiben, oder das Druckende des Reibelementes (oder den zweiten Endbereich des Fingers) im Falle übermäßiger Kräfte gegen die Rückplatte anlaufen zu lassen, bevor die Elastizitätsgrenze des Stützfederfingers überschritten wird.
Aus den 2(a) und 2(b) ist ersichtlich, daß voneinander beabstandete Befestigungsstellen 74 und 74' im ersten Endbereich 54 des Stützfederfingers zulassen, daß der Finger an der Rückplatte, an der ihr einziges, zugeordnetes Reibelement bereits angebracht ist, befestigt wird, und ferner ist das Reibelement auf einer Seite des ersten Endbereiches angeordnet, was es erlaubt, daß der erste Endbereich einem weiteren Stützfederfinger 52' gemeinsam ist und dessen ersten Endbereich bildet, wobei der Stützfederfinger 52' einen zweiten Endbereich bzw. einen Mittelbereich 58' bzw. 60' aufweist, die entlang der Fingerachse 54 festgelegt sind, die beiden gemeinsam ist. Ein Reibelement 20_i , das mit dem Element 20 identisch ist, wird vom zweiten Endbereich 58' gestützt.
Insofern, als der gemeinsame erste Endbereich durch Einklemmen an der Rückplatte 12 befestigt ist, tritt keine kreuzgekoppelte Übertragung unterschiedlicher Finger-Biegekräfte zwischen den paarweise angeordneten Fingern auf. Falls gewünscht, kann der gemeinsame erste Endbereich 54 jedoch relativ zur Rückplatte so befestigt werden, daß er ein gewisses Maß an "Verkippung" um die Befestigungsachse 76 zuläßt, so daß das zugeordnete Paar von Reibelementen in der Lage ist, deren Arbeitsausrichtungen relativ zur Bremsfläche 25 durch Verschiebung des ersten und zweiten Endbereichs des Stützfederfingers relativ zur Rückplatte festzulegen.
Es versteht sich, daß eine Reihe von Veränderungen vorgenommen werden können. Wie zuvor angegeben, weist das Reibelement einen Behälter für das Reibmaterial mit einer rohrförmigen Seitenwand auf, die relativ weich und leicht abzutragen ist. Dies ist nicht zwingend, da die Seitenwand auch aus einem härteren Material bestehen kann, das in einer geringeren Menge vorhanden ist, wie z. B. einer dünneren Wand und/oder einer Maschenstruktur oder einer mit Öffnungen versehenen Struktur, die leicht abzutragen ist. Zudem sei auch die Möglichkeit von Schwierigkeiten hinsichtlich des Verbindens bestimmter Reibmaterialien mit einem Behälterboden, der durch eine Basis aus Kupfermaterial gebildet ist, erwähnt.
Es sei nun auf 3 Bezug genommen, die in einer Schnittdarstellung einen Abschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages 110 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, insbesondere eine Rückplatte 12 und einen Stützfederfinger 52 der oben beschriebenen Art, an dem ein Reibelement 120 angebracht ist. Das Reibelement 120 ist im allgemeinen ähnlich dem Element 20, und identische Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Ein Unterschied besteht nun darin, daß das Reibelement einen Behälter 140 mit einer Basis 142 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung umfaßt, der Boden 148 jedoch nicht durch die Basis des Behälters, sondern durch eine Platte 149 aus einem anderen Material, wie z. B. Stahl, gebildet ist, mit dem das Reibmaterial besser und sicherer verbunden werden kann. Die Bodenplatte ist an der Basis durch das Befestigungselement 78, welches sie daran festklemmt, oder durch ein anderes herkömmliches Mittel befestigt.
Es sei nun auf 4(a) Bezug genommen, in der ein Teil einer dritten Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages bei 210 dargestellt ist, der eine weitere Veränderung des Aufbaus des Reibelementes umfaßt, das mit 220 bezeichnet ist. Teile, die mit den zuvor beschriebenen identisch sind, werden nicht weiter beschrieben, sind aber mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Das Reibelement 220 umfaßt einen Reibmaterialbehälter 240, der sich vom Behälter 40 dadurch unterscheidet, daß die Basis 242 und die Seitenwand 244 einstückig aus einem einzigen Metallstück durch Ziehen oder Extrudieren zu einem Becher geformt sind. Wenn das Material Kupfer oder eine Kupferlegierung mit schlechten Verbindeeigenschaften ist, kann eine (nicht gezeigte) Bodenplatte, ähnlich 149, durch Eindringen des Kupfers in Poren oder Öffnungen einer solchen Platte während der Ausbildung des Bechers oder über Befestigungsmittel 78 daran befestigt werden. Ebenso wird das Reibmaterial 246, wie gezeigt, optional mit einer oder mehreren in Umfangsrichtung verlaufenden Aussparungen 247 in der Seitenwand versehen und durch Verformung der Behälter-Seitenwand 244 in die Aussparung und Aussparungen 249 hinein gegenüber dem Behälter mechanisch verriegelt.
Es versteht sich, daß das Reibmaterial durch Haftung und/oder mechanische Verriegelung in dem Becher gehaltert werden kann. Eine solche mechanische Verriegelung kann auch bei den Behälterstrukturen 40 oder 140 eingesetzt werden.
Die Ausführungsform des Scheibenbremsbelages 210 veranschaulicht nicht nur einen bestimmten Aufbau eines Reibelementes, sondern auch von Stützmitteln 250, durch die dieses relativ zur Rückplatte 12 abgestützt wird. Auch unter Bezugnahme auf 4(b), die eine Draufsicht auf die Rückplatte in der Richtung 4b-4b zeigt, umfassen die Stützmittel 250 einen dem Reibelement 220 zugeordneten Stützfederfinger 252 mit einem ersten und zweiten Endbereich 256 und 258, die durch einen Mittelbereich 260 voneinander getrennt sind. Der Stützfederfinger 252 ist dem Stützfederfinger 52 ähnlich, wobei jedoch der erste Endbereich ausschließlich Teil des Fingers und nicht einem weiteren Stützfederfinger gemeinsam oder mit diesem geteilt ist. Es versteht sich, daß jede der zuvor beschriebenen Reibelementformen auf diese Weise gestützt werden kann.
Bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen versteht sich, daß ungeachtet der Steifigkeit jedes Stützfederfingers, mit der er einer Verbiegung widersteht, dieser Widerstand von der augenblicklichen Verbiegung abhängt, so daß anfänglich der Finger eine Tendenz hat, meist bei relativ niedrigen Werten von aufgebrachter Bremsauslösekraft mit seiner Verbiegung zu beginnen, und es erforderlich ist, den zweiten Endbereich gegenüber der Rückplatte um ein größeres Maß zu versetzen als es wünschenswert ist, um eine Verbiegung mit hohen Auslösekräften fortzusetzen und nicht gegen die Rückplatte anzulaufen. Es sei nun auf die 5(a) und 5(b) Bezug genommen, die schematisch eine vierte Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages 410 zeigen. Wieder werden Bauteile, die mit den zuvor gezeigten identisch sind, nicht erneut beschrieben, sondern sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Wie in 5(a) gezeigt ist, umfassen die Reibelement-Stützmittel für jedes Reibelement 20 einen Stützfederfinger 454 mit einem ersten Endbereich 456, der an der Rückplatte 12 befestigt ist, einem zweiten Endbereich 458, auf dem das Reibelement 20 montiert ist, und einen Mittelbereich 460, der diese verbindet. Der Mittelbereich ist so ausgebildet, daß er eine Eigenneigung gegenüber dem ersten Endbereich aufweist, dergestalt, daß, wenn der erste Endbereich gegen die Rückplatte anläuft und diese überlagert, der zweite Endbereich gegenüber dem ersten Endbereich und der Rückplatte geneigt ist. Wie in 5(b) gezeigt, sind Vorspannmittel 480 in Form eines Keilelementes 482 so angeordnet, daß sie den ersten Endbereich 456 des Stützfederfingers überdecken, und relativ zur Rückplatte durch ein Befestigungselement 472 eingeklemmt. Das Keilelement weist eine geneigte Kante 484 auf, die dazu eingerichtet ist, zumindest auf einem Teil des Mittelbereiches 460 des Stützfederfingers aufzuliegen und dem Mittelbereich eine solche Neigung zu verleihen, die den zweiten Endbereich zur Rückplatte und zum Reibelement-Reibende gegenüber der Bremsscheiben-Reibfläche 25 ausrichtet. Die Betätigung ist wie oben beschrieben, außer daß das Reibelement durch Verbiegung des Stützfederfingers nur als Reaktion auf eine Bremsauslösekraft verschoben wird, welche die von den Vorspannmitteln ausgeübte Kraft übersteigt.
Es sei nun auf 6 Bezug genommen, die einen Teil einer fünften Ausführungsform des Scheibenbremsenbelags 510 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, der dem der 2(a) gleicht, außer daß die Rückplatte 12 eine zu jedem Reibelement ausgerichtete Aussparung aufweist, die dazu eingerichtet ist, zumindest bei Verbiegung des Reibelementes zur Rückplatte hin zumindest einen Teil des Druckendes des Reibelementes und/oder den zweiten Endbereich des Stützfederfingers aufzunehmen. Das Reibelement 20 wird vom Stützfederfinger 552 abgestützt. Das Druckende 28 des Reibelementes weist ein Befestigungselement 578 auf, welches das Reibelement relativ zum zweiten Endabschnitt 558 des Stützfederfingers 552 befestigt und sich entlang der Längsachse 22 bis zu einem verbreiterten Kopf 579 hin erstreckt, der zum Teil in einer Rückplattenausnehmung 586 mit einer Begrenzungswand 587 enthalten ist. Der zweite Endbereich des Stützfederfingers weist einen Schlitz 559 auf, durch den das Befestigungselement 578 hindurchläuft, wobei der verbreiterte Kopf eine Verschiebung des Elementes in einer Richtung von der Rückplatte weg, aber nicht an dieser entlang, verhindert. Der Kopf 579 ist jedoch dazu eingerichtet, gegen die Begrenzungswand der Ausnehmung anzulaufen, um eine Verschiebung des Reibelementes in dieser Richtung zu verhindern.
Es versteht sich, daß jeder Stützfederfinger infolge der Art der Eingriffskraft-Pegel, der Betriebstemperatur und des Raumbedarfs für die Verschiebung sehr steif und wärmebeständig sein muß. Wie zuvor erörtert, sind diese Eigenschaften in Kohlenstoffstahl zu finden, bei dem es sich nicht speziell um den Typ handelt, der normalerweise für eine Federfunktion eingesetzt wird. Wenn es jedoch gewünscht ist, daß andere Metalle verwendet werden können, die üblicherweise mehr mit der Bereitstellung von Federn assoziiert werden oder, wie z. B. Weichstahl, weniger damit assoziiert werden, kann der vorgesehene Betrieb innerhalb flexibler Grenzen sichergestellt werden.
Es sei nun auf 7 Bezug genommen, die einen Teil einer sechsten Ausführungsform eines Scheibenbremsbelages 610 zeigt, der dem Belag 510 insofern ähnlich ist, als das Reibelement 620 relativ zum zweiten Endbereich 658 des Stützfederfingers 652 nur gegen eine Verschiebung zur Rückplatte hin und von dieser weg gehalten wird, und die Rückplatte für jedes Reibelement 620 eine Ausnehmung 686 mit einer Begrenzungswand 687 aufweist, um eine Verschiebung des Reibelementes in einer Richtung entlang der Rückplatte zu verhindern. Reibelement-Haltemittel 678 umfassen eine Seitenöffnung 678' im Druckende des Reibelementes, insbesondere der Basis 642 des Behälters 640, die zur Aufnahme des zweiten Endbereiches 658 des Stützfederfingers in einer Richtung entlang der Rückplatte und zum Hemmen einer Verschiebung des Reibelementes von der ersten Seite der Rückplatte weg, aber nicht, da ein Befestigungselement wie 78 fehlt, in einer Richtung entlang der Rückplatte, eingerichtet ist. Die Haltemittel umfassen ein Lagerteil 689, das so angeordnet ist, daß es auf der Begrenzungswand 687 der Aussparung aufliegt, um eine Verschiebung des Reibelementes entlang der Rückplatte zu verhindern. Das Lagerteil kann die Basis des Behälters selbst oder, insbesondere dann, wenn die Basis ein leicht abzutragendes Material ist, ein getrenntes Lagerelement umfassen, welches an der Basis selbst befestigt und dasselbe wie die Aussparungswand oder weicher als diese, d. h. nicht härter als die Rückplatte, ist, derart, daß es mindestens einen Umfangsabschnitt 689' des Behälters benachbart der Aussparungswand festlegt.
Es sei nun auf 8 Bezug genommen, die eine siebte Ausführungsform des Scheibenbremsbelages 710 zeigt, bei der die Stützmittel für die Reibelemente 20_i , jedem Element zugeordnet, einen einzelnen Stützfederfinger 752 umfassen, der durch die Rückplatte 712 gebildet ist, welche Federfinger 752 aufweist, die jeweils durch eine Verbiegung aus der Ebene der Platte heraus festgelegt sind.
Der erste Endbereich des Stützfederfingers ist auf der zweiten Seite der Rückplatte geformt, und die zweiten Endbereiche 758 und der Mittelbereich 760 sind durch Ausschneiden und Biegen einer Zunge aus der Rückplatte gebildet. Der zweite Endbereich verläuft im wesentlichen parallel zur Ebene der Rückplatte und damit zum ersten Endbereich und stützt auf sich das Reibelement 20 ab. Der zweite Endbereich ist mit Öffnungen versehen, und das Reibelement ist durch Befestigungsmittel 78, wie zuvor beschrieben, befestigt.
9 zeigt einen Teil einer achten Ausführungsform des Scheibenbremsbelages 810, welche die Reibelement-Form 620 mit dem Stützfederfinger 852 kombiniert, der einstückig mit der Rückplatte und durch Ausstanzen einer Zunge gebildet ist, die einen verschobenen zweiten Endbereich 858 festlegt, der innerhalb einer seitlichen Passage in der Basis des Reibelementes angeordnet ist. Sofern der zweite Endbereich dadurch festgelegt ist, daß seine Ausbildung eine Öffnung 886 in der Rückplatte erzeugt, ist eine Begrenzungswand 887 vorgesehen, um eine Verschiebung des Lagers 689 des Reibelementes zu verhindern.
Es versteht sich, daß gewünschtenfalls, und wie durch die gestrichelten Linien in der Figur gezeigt, der Teil der Rückplatte, der die Begrenzungswand der Öffnung festlegt, zur gleichen Zeit wie der Stützfederfinger verbogen werden kann, um sich zu einem Lagerteil des Reibelementes anders auszurichten.
Insbesondere besteht ein Merkmal dieser Ausführungsform darin, daß kein getrennter Stützfederfinger vorgesehen ist, der die Rückplatte überdeckt, wodurch nicht nur Materialien und Montagekosten eingespart werden, sondern auch bei jeder angegebenen Gesamtdicke des Belages eine größere Dicke an Reibmaterial, das Verschleiß ausgesetzt wird, möglich ist.
Wenngleich sich jede der obigen Ausführungsformen auf einen im wesentlichen ebenen Scheibenbremsbelag bezieht, können die gleichen Gestaltungstechniken auch auf einen zylindrisch gebogenen Bremsschuh angewandt werden, wie er in Profil- oder Trommelbremsen eingesetzt wird. Es sei nun auf die 10(a) und 10(b) Bezug genommen, die Seiten- bzw. Vorderansichten (oder eine Draufsicht) einer sechsten Ausführungsform für einen Bremsschuh 910 in Form eines zylindrisch gebogenen Bremsschuhs 910 zeigen, dessen Reibfläche mit einer Mehrzahl von Reibelementen 920_i versehen ist, die auf der Seite der Schuhrückplatte 912 verteilt sind, welche der Reibfläche (nicht gezeigt) zugewandt ist, und relativ zu dieser durch Stützmittel 950 abgestützt ist. Sofern der Schuh aus einer Reihe getrennter und möglicherweise identischer Reibelemente, Stützfederfinger 952 und Haltemittel besteht, kann der Aufbau, abgesehen von der Krümmung der Rückplatte, dem zuvor beschriebenen entsprechen. Der Aufbau mit getrenntem Reibelement und Federfinger gemäß der vorliegenden Erfindung erleichtert jede Veränderung der Federeigenschaften und/oder Element-Reibungseigenschaften, die dadurch entsteht, daß Bremsauslösekräfte in einer bestimmten Richtung, die nicht unbedingt senkrecht zur Rückplatte verläuft, in allen Lagen auf diese aufgebracht werden.
Wenngleich Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Schienenfahrzeuge beschrieben wurden, sei nochmals darauf hingewiesen, daß ein Bremsbelag gemäß der vorliegenden Erfindung hinsichtlich Größe, Form oder Materialien nicht auf ein solches Fahrzeug beschränkt ist oder sein sollte. Ebenso sei wiederholt, daß ein Reibbelag mit der Anordnung von Reibelementen und Federstrukturen, die zuvor beschrieben wurde, nicht auf einen Bremsbelag beschränkt ist oder sein sollte.

Claims

Reibbelag (10) zur Montage zwischen einer Reibfläche (25) und einem Betätigungsorgan, die sich relativ zueinander bewegen, zum Aufbringen einer Eingriffskraft auf diesen in einer Richtung zur Reibfläche hin, um eine Verringerung der Relativbewegung zu bewirken, mit einer Rückplatte (12), die eine erste Seite (14) zum Aufbringen einer Eingriffskraft auf diese und eine zweite Seite (16) aufweist, einer Vielzahl getrennter Reibelemente (20_i ), die von der zweiten Seite aus verlaufen, wobei jedes Element ein Reibende (24), das dazu eingerichtet ist, sich auf der Reibfläche abzustützen, und ein druckseitiges Ende (28) aufweist, das dazu eingerichtet ist, die durch die Rückplattenanordnung darauf aufgebrachte Eingriffskraft entlang einer Eingriffskraftachse (22) einwirken zu lassen, die im wesentlichen in Längsrichtung durch jene hindurchläuft, wobei die Reibelemente gegenüber der Rückplatte durch metallische Stützmittel (50), die relativ zur ersten Seite der Rückplatte federnd verbiegbar sind, abgestützt und so betätigbar sind, daß sie eine auf die erste Seite der Rückplatte aufgebrachte Eingriffskraft auf das Reibelement übertragen und eine Vorspannkraft auf das Reibelement ausüben, die entgegen dessen Verschiebung zur Rückplatte hin wirkt, und dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Stützmittel (50) für jedes Reibelement einen einzelnen, ihm allein zugewiesenen Stützfederfinger (52; 752) aus Metallblech umfaßt, der in einem Abstand entlang einer Finger-Längsachse (54) angeordnete erste und zweite Endbereiche (56, 58; 756, 758) aufweist, die über einen integrierten Mittelbereich (60; 760) zusammengefügt sind, wobei der erste Endbereich an der Oberfläche der Rückplatte angeordnet ist, der zweite Endbereich im wesentlichen parallel zum ersten Endbereich verläuft und das relativ zu diesem arretierte Reibelement gegen eine Verschiebung zumindest entlang der Eingriffskraftachse abstützt, wobei der Mittelbereich zwischen dem ersten und zweiten Endbereich relativ zur Rückplatte spitzwinkelig verläuft, um eine Trennung des zweiten Endbereiches von der Rückplatte zu bewirken, und zumindest benachbart dem ersten und zweiten Endbereich federnd verbiegbar ist, um eine reversible Verschiebung des zweiten Endbereichs zur Rückplatte hin zu gestatten.
Reibbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich (60) im wesentlichen eben ist und unter einem im wesentlichen gleichbleibenden Neigungswinkel relativ zur zweiten Seite der Rückplatte verläuft.
Reibbelag nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Mittelbereiches (60) vom zweiten Endbereich (58) zum ersten Endbereich (56) hin laufend abnimmt.
Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückplatte mindestens ein Stützfederfinger (52), der gegen die Oberfläche der Rückplatte anläuft und diese überlappt, befestigt ist.
Reibbelag nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endbereich (56) des Stützfederfingers dem ersten Endbereich eines weiteren Stützfederfingers (52') gemeinsam ist und diesen beinhaltet, wobei der weitere Stützfederfinger (52') einen Mittelbereich und einen zweiten Endbereich (60', 58') aufweist, die entlang einer gemeinsamen Fingerachse (54) festgelegt sind.
Reibbelag nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, gekennzeichnet durch Vorspannmittel (480), die relativ zur Rückplatte fixiert und so angeordnet sind, daß sie den ersten Endbereich (456) des Stützfederfingers und zumindest einen Teil des Mittelbereiches (460) überdecken, und so betätigbar sind, daß sie den Mittelbereich dazu bringen, die vorbestimmte spitzwinkelige Neigung einzunehmen, derart, daß der zweite Endbereich (458) und das abgestützte Reibelement nur als Reaktion auf eine Eingriffskraft verschiebbar sind, die größer als die von den Vorspannmitteln ausgeübte Kraft ist.
Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Reibelement einen Behälter (40, 140, 240) für Reibmaterial (46, 246) umfaßt, der eine Basis (42, 142, 242) am druckseitigen Ende aufweist, von der aus eine Kupfer oder eine Kupferlegierung umfassende Seitenwand zum Reibende hin verläuft, wobei die Seitenwand das Reibmaterial umgibt und dazu eingerichtet ist, mit dem Reibmaterial abgetragen zu werden, und die Basis einen Behälterboden (48, 149) bildet, auf dem das Reibmaterial sitzt.
Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Reibelement einen Behälter (40, 140, 240) für Reibmaterial (46, 246), der eine Basis (42, 142, 242) am druckseitigen Ende aufweist, von der aus eine Seitenwand zum Reibende hin verläuft, die das Reibmaterial umgibt und dazu eingerichtet ist, mit dem Reibmaterial abgetragen zu werden, und die Basis einen Behälterboden (48, 149) bildet, auf dem das Reibmaterial sitzt, und ferner Reibelement-Haltemittel (78) umfaßt, die an dessen druckseitigem Ende (28) Befestigungsmittel (78) aufweisen, welche entlang der Eingriffskraftachse (22) durch die Basis des Behälters und den zweiten Endbereich (58) des zugeordneten Stützfederfingers hindurchlaufen und die so wirksam sind, daß sie das Reibelement am Stützfederfinger gegen eine Verschiebung relativ zu diesem befestigen.
Reibbelag nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des zweiten Bereichs (58) des Stützfederfingers, welcher das zugeordnete Reibelement abstützt, kleiner als die Querschnittfläche des zugeordneten Reibelementes ist.
Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Seite (16) der Rückplatte eine Ausnehmung (586; 686; 886) umfaßt, die so betätigbar ist, daß sie zumindest bei einer Verbiegung des Reibelementes zur Rückplatte hin wenigstens einen Teil des druckseitigen Endes des Reibelementes und/oder den zweiten Endbereich des Stützfederfingers aufnimmt.
Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Reibelement einen Behälter (40, 140, 240) für Reibmaterial (46, 246), der eine Basis (42, 142, 242) am druckseitigen Ende aufweist, von der aus eine Seitenwand zum Reibende hin verläuft, wobei die Seitenwand das Reibmaterial umgibt und dazu eingerichtet ist, mit dem Reibmaterial abgetragen zu werden, und die Basis einen Behälterboden (48, 149) bildet, auf dem das Reibmaterial sitzt, und die zweite Seite (16) der Rückplatte eine Ausnehmung (686; 886) umfaßt, die so betätigbar ist, daß sie zumindest bei einer Verbiegung des Reibelementes (620) zur Rückplatte hin wenigstens einen Teil des druckseitigen Endes des Reibelementes aufnimmt, wobei dort Reibelement-Haltemittel mit einer seitlichen Öffnung (678) im druckseitigen Ende des Reibelementes, die so betätigbar sind, daß sie in einer Richtung entlang der Rückplatte den zweiten Endbereich (658; 858) des Stützfederfingers aufnehmen, und ein Lagerteil (689) vorgesehen sind, das zum Abstützen auf einer Wand der Ausnehmung eingerichtet ist, um eine Verschiebung des Reibelementes entlang der Rückplatte zu verhindern.
Reibbelag nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil jedes Reibelementes ein Lagerelement umfaßt, das relativ zum Behälter so befestigt ist, daß es einen Umfangsabschnitt desselben (689') benachbart der Ausnehmungswand festlegt.
Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Reibelement (20) Reibmaterial mit einem wärmegehärteten Harz aufweist, das keramisches Füllmaterial in einem Anteil von mindestens 50% enthält.
Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Reibelemente sich hinsichtlich ihrer Querschnittsabmessung von anderen unterscheiden.
Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich (60) des Stützfederfingers (52) dazu eingerichtet ist, sich so zu biegen, daß der zweite Endbereich im wesentlichen parallel zum ersten Endbereich (56) bleibt.
Scheibenbremsbelag für ein Schienenfahrzeug, umfassend einen Reibbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rückplatte (12) im wesentlichen eben ist.
Scheibenbremsbelag nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reibelement an seinem Reibende eine Reibmaterialfläche aufweist, die so bemessen ist, daß sie zwischen 1,5% und 6% der durch die Rückplatte festgelegten Fläche einnimmt.