DE60218062T2

DE60218062T2 - Rückenplatte sowie verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE60218062T2
Application number: DE60218062T
Authority: DE
Inventors: Paul Roberts
Original assignee: Meritor Heavy Vehicle Braking Systems UK Ltd
Current assignee: Meritor Heavy Vehicle Braking Systems UK Ltd
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: US7175007B2; EP1454077B1; CN1599846A; GB0129302D0; AU2002349161A1; PL206391B1; ATE353411T1; BR0207080A; CN1296637C; US20050034940A1; GB0218165D0; EP1454077A1; PL368991A1; JP4365682B2; DE60218062D1; WO2003048598A1; BR0207080B1; JP2005511982A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheibenbremsklotz, eine Grundplatte zum Tragen von Reibmaterial und ein Verfahren zur Herstellung eines Scheibenbremsklotzes, insbesondere, aber nicht ausschließlich zur Verwendung bei Schwerfahrzeugen wie zum Beispiel Lastkraftwagen.
Grundplatten von Fahrzeugscheibenbremsklötzen erfüllen im Wesentlichen zwei Funktionen: sie bieten eine stabile Halterung zum verschieblichen Lagern des Reibmaterials in dem Bremsenträger in einer solchen Weise, dass während des Bremsens auf dem Reibmaterial erzeugte Scherkräfte auf den Träger übertragen werden, und sie übertragen und verteilen den während des Bremsens durch Bremsenstößel aufgebrachten Druck gleichmäßig auf die Oberfläche des Reibmaterials, um eine gleichmäßige Abnutzung des Reibmaterials über seine Nutzungsdauer sicherzustellen.
Um die Erstere dieser beiden Funktionen zu erfüllen, wird der Bremsklotz normalerweise durch elastische Mittel, wie zum Beispiel eine Blattfeder, radial in dem Träger gehalten, während eine Bewegung in Richtung zu und weg von einer zugehörigen Bremsscheibe möglich ist, wodurch verhindert wird, dass der Bremsklotz im Gebrauch klappert. Um sicherzustellen, dass das Reibmaterial sicher an der Grundplatte befestigt ist, wird normalerweise eine Art formschlüssiger Fixierung auf der Grundplatte bereitgestellt, wie zum Beispiel Löcher oder Ausnehmungen, in die sich das Material erstrecken kann, oder ein auf die Grundplatte geschweißtes Stahlgitter, um das herum das Reibmaterial ausgebildet werden kann.
Jede Bremse ist im Allgemeinen mit einem oder mehreren Stößeln versehen, die die Bremskraft über eine im Verhältnis zur Gesamtfläche der Grundplatte kleine Fläche aufbringen. Um die Funktion der Verteilung des Drucks von dem(den) Bremsstößel(n) zu erfüllen, war es bisher notwendig, eine relativ dicke massive Grundplatte aus Stahl bereitzustellen, die aus Stahlblech gestanzt oder anderweitig daraus ausgeschnitten ist und biegefest ist, oder alternativ eine dazwischenliegende Kraftverteilungsplatte bereitzustellen, um die Kraft über eine dünnere, wenngleich immer noch beachtliche Grundplatte zu verteilen. Bei Verwendung einer dicken Grundplatte macht dies einen wesentlichen Anteil der Gesamtmasse des Bremsklotzes aus, soweit er noch nicht abgenutzt ist (z.B. ungefähr 30%). Sobald das Reibmaterial im Gebrauch abgetragen wurde, wird die Grundplatte normalerweise weggeworfen. Dies bedeutet, dass jede erreichbare Verringerung in der Masse der Grundplatte zu einem Vorteil für die Umwelt und zu einer Verringerung der Materialkosten führen wird. Eine geringere Masse der Grundplatte bedeutet außerdem, dass eine Bremsklotzfeder von geringerer Festigkeit und damit geringerer Masse (und möglicherweise geringeren Kosten) ausreichend sein kann, um die Grundplatte festzuhalten.
Ein weiterer Nachteil von vorbekannten Grundplatten für Schwerfahrzeuge besteht darin, dass leistungsfähige Stanzmaschinen bei ihrer Herstellung erforderlich sind, wobei infolgedessen eine hohe Kapitalinvestition erforderlich ist, um ein Herstellungswerk zu errichten.
Es wurden Versuche unternommen, diese Probleme zu überwinden, siehe z.B. US 5,743,361 , JP 11082568 oder DE 4331623 . Mit der Erfindung sollen diese vorbekannten Grundplatten und Scheibenbremsklötze verbessert werden.
Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt einen Scheibenbremsklotz gemäß Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche bereit.
Eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt eine Grundplatte gemäß Anspruch 5 der beigefügten Ansprüche bereit.
Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Bremsklotzes gemäß Anspruch 8 der beigefügten Ansprüche bereit.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden, lediglich beispielhaft, anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht der Rückseite eines Scheibenbremsklotzes mit einer Grundplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht längs der Linie X-X von 1; und
3 eine perspektivische Ansicht der Vorderseite eines Scheibenbremsklotzes gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 1 und 2 umfasst ein Scheibenbremsklotz 10 eine Grundplatte 12 aus Stahl und sich abnutzendes Reibmaterial 14. Das Reibmaterial kann von jeder geeigneten bekannten Art sein und ist nicht Bestandteil der Erfindung. Die Grundplatte 12 besteht aus relativ dünnem Blechmaterial, typischerweise Stahlblech. Grundplatten gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung bei Schwerfahrzeugen sind aus Stahlblech mit einer Stärke zwischen ungefähr 1 mm und 3 mm, vorzugsweise ungefähr 2 mm, gebildet. Dies steht im Gegensatz zu vorbekannten Grundplatten, die im Allgemeinen eine Stärke von 8 mm bis 9 mm haben.
Es ist zu erkennen, dass die Grundplatte einen im Wesentlichen ebenen Körperabschnitt 18 und einen umlaufenden Flanschabschnitt 16 umfasst, der im Wesentlichen im Winkel von 90° zu dem Körper angeordnet ist und sich von dem Reibmaterial 14 weg erstreckt.
Bei dieser Ausführungsform ist die Grundplatte 12 ferner mit zwei erhabenen Vorsprüngen 20 und 22 versehen, die so positioniert sind, dass sie von Stößeln (nicht dargestellt) eines Betätigungsabschnitts der Scheibenbremse berührt werden und dadurch das Reibmaterial 14 in Kontakt mit einer Bremsscheibe (nicht dargestellt) drücken, um das Bremsen zu bewirken. Die Vorsprünge sind im Wesentlichen von kreisrunder Form und umfassen zwei erhabene stößelberührende Flächen 30, die zu der Ebene des Körperabschnitts 18 im Wesentlichen parallel sind und durch Schürzenabschnitte 32 damit verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Schürzenabschnitte 32 im Wesentlichen senkrecht zu den Ebenen des Körperabschnitts 18 und der Flächen 30.
Bei weiteren Klassen von Ausführungsformen kann die Zahl der Vorsprünge 20 und 22 entsprechend der Zahl der an dem Bremsenbetätigungsabschnitt vorgesehenen Stößel eingestellt werden, oder es kann ein einziger Vorsprung für zwei oder mehr Stößel vorgesehen sein. Form und Tiefe der Vorsprünge kann nach Bedarf eingestellt werden. Für den Fachmann versteht es sich, dass die Vorsprünge 20 und 22 dazu dienen, die Grundplatte zu versteifen und die von dem(den) Bremsenstößel(n) aufgebrachte Kraft gleichmäßiger über das Reibmaterial 14 zu verteilen, wodurch die Neigung der Grundplatte 12 und des Reibmaterials, sich zu biegen, verringert wird. Die Vorsprünge 20 und 22 tragen vorteilhafterweise zur formschlüssigen Fixierung des Reibmaterials 14 an der Grundplatte 12 bei, womit die Gefahr des Ablösens von Reibmaterial unter dem Einfluss von Scherkräften verringert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können um den Basisumfang der Vorsprünge 20 und 22 herum sich radial nach außen erstreckende Rippen 24 ausgebildet sein, die dazu dienen, deren Kraftverteilungseigenschaften weiter zu verbessern. Aus 1 geht hervor, dass für jeden Vorsprung vier Rippen 24 vorgesehen sind, doch kann dies je nach den speziellen Anforderungen und Merkmalen einer Grundplatte eingestellt werden.
Aus 1 geht weiter hervor, dass der obere Abschnitt des Flansches 16 mit zwei Ausnehmungen 26 und 28 versehen ist, die so geformt sind, dass eine entsprechend dimensionierte Bremsklotzfeder (nicht dargestellt) fixiert wird. Die Form der Ausnehmungen 26 und 28 kann geändert werden, um den verschiedenen Formen der Bremsklotzfeder Rechnung zu tragen.
Die Grundplatte 12 ist vorzugsweise aus einem Rohling aus relativ dünnem Stahlblech hergestellt, der zwischen entsprechend profilierten Stempeln in einer Presse geformt wird, um den umlaufenden Flansch 16 und/oder die Vorsprünge 20 und 22 zu bilden. Die Grundplatte wird vorzugsweise kaltgeformt, wenngleich auch das Warmformen in Betracht gezogen wird. Beim Pressen kann es zu einem örtlich begrenzten Dünnerwerden des Materials kommen, doch ist dies weitgehend auf die Ecken, wo sich an den radialen und an den umlaufenden Rändern ausgebildete Flansche schneiden, und auf die Bereiche der Vorsprünge beschränkt.
Wir wenden uns nun 3 zu, in der eine alternative Ausführungsform einer Grundplatte dargestellt ist und in der, soweit möglich, gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Teile unter Hinzufügung des Präfix "1" verwendet wurden. Es ist zu erkennen, dass bei dieser Ausführungsform eine Bremsklotzfeder 134 einstückig mit der Grundplatte ausgebildet ist, auch hier wieder vorzugsweise unter Verwendung des oben beschriebenen Pressformverfahrens. Ein Vorteil der Bereitstellung einer integrierten Bremsklotzfeder 134 besteht darin, dass kein separates Federbauteil hergestellt werden muss. Dies kann weitere Einsparungen an Kosten und Gewicht bedeuten.
Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Zum Beispiel kann die Grundplatte aus anderen Materialien als Stahl, zum Beispiel aus Aluminium hergestellt werden, vorausgesetzt, die Materialien haben entsprechende Festigkeits- und Zieheigenschaften. Es können alternative Herstellungsverfahren verwendet werden, wie zum Beispiel Gesenkschmieden, Blechverarbeitung oder Druckgießen. Es können andere Versteifungsmerkmale als ein Flansch in der Grundplatte vorgesehen werden, und der Flansch muss sich nicht unbedingt um den gesamten Umfang der Grundplatte herum erstrecken. Zum Beispiel kann ein Flansch nur an einem oder mehreren der radialen oder umlaufenden Ränder der Grundplatte vorgesehen werden. Die Grundplatte kann im Zusammenhang mit Bremsklötzen verwendet werden, die zum Einbau in andere Fahrzeuge wie zum Beispiel Autos und dergleichen bestimmt sind.
Eine integrierte Bremsklotzfeder kann bei Grundplatten vorgesehen sein, die nach anderen als den oben beschriebenen Ziehverfahren hergestellt wurden. Das durch den umlaufenden Flansch definierte Volumen kann wenigstens teilweise mit Isoliermaterial gefüllt sein, um die Übertragung von reibungsbedingter Wärme auf den(die) Bremsenstößel zu hemmen, dessen deren) Dichtungen andernfalls durch solch hohe Temperaturen beschädigt werden können.

Claims

Scheibenbremsklotz (10) mit Reibmaterial und einer Grundplatte (12) zum Tragen des Reibmaterials (14), wobei die Grundplatte einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt (18) aus Blech mit einer ersten Seite, an der das Reibmaterial (14) befestigt ist, und einem Versteifungsflansch (16) umfasst, der sich um den gesamten Umfangsrand des ebenen Abschnitts (18) herum erstreckt und sich von dem Reibmaterial (14) weg erstreckt, und wobei der Flansch (16) im Wesentlichen senkrecht zu dem im Wesentlichen ebenen Abschnitt (18) der Grundplatte angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (16) mit Ausnehmungen (26, 28) versehen ist, die so angeordnet sind, dass eine Bremsklotzfeder daran befestigt werden kann.
Scheibenbremsklotz (10) nach Anspruch 1, bei dem der Flansch (16) pressgeformt ist.
Scheibenbremsklotz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Grundplatte ferner einen Vorsprung (20, 22) umfasst, die sich von der ersten Seite weg erstreckt und so angeordnet ist, dass sie eine durch einen Bremsenaktuator erzeugte Kraft auf das Reibmaterial (14) übertragen kann.
Scheibenbremsklotz (10) nach Anspruch 3, bei dem der Vorsprung (20, 22) mit einer davon ausgehenden Versteifungsrippe (24) versehen ist, wobei sich die Rippe (24) vorzugsweise radial vom Vorsprung (20, 22) erstreckt.
Grundplatte (112) zum Tragen von Reibmaterial (114) eines Scheibenbremsklotzes (110), dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte mit einer integrierten Feder (134) und einem umlaufenden Versteifungsflansch (116) versehen ist, wobei die Feder (134) mit dem umlaufenden Versteifungsflansch (116) der Grundplatte (112) einstückig ausgebildet ist, so dass sie einer Bewegung in einer Richtung im Wesentlichen in einer durch die Grundplatte (112) definierten Ebene elastisch widerstehen kann.
Grundplatte nach Anspruch 5, bei der die Feder (134) in der Nähe des radial äußeren Randes der Grundplatte (112) vorgesehen ist, um im Gebrauch einer radial auswärts gerichteten Bewegung des Bremsklotzes (110) in einer Richtung im Wesentlichen in einer durch die Grundplatte (112) definierten Ebene elastisch zu widerstehen.
Grundplatte (112) nach Anspruch 5, wobei die Grundplatte (112) ferner einen pressgeformten Vorsprung umfasst, die so angeordnet ist, dass sie im Gebrauch eine durch einen Bremsenaktuator erzeugte Kraft auf das Reibmaterial (114) übertragen kann.
Verfahren zur Herstellung eines Scheibenbremsklotzes (10) nach Anspruch 1 mit den folgenden Schritten: i) Schneiden eines Rohlings aus einem Blech; ii) Ziehen des Rohlings in einer Presse, um eine Grundplatte (12) zu bilden, die einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt (18) und einen Versteifungsflansch (16) aufweist, der sich um den gesamten Umfang des ebenen Abschnitts (18) herum erstreckt.