DE60304987T2

DE60304987T2 - Scheibenbremse

Info

Publication number: DE60304987T2
Application number: DE60304987T
Authority: DE
Inventors: Paul Anthony Caldicot Thomas; Paul Roberts
Original assignee: Meritor Heavy Vehicle Braking Systems UK Ltd
Current assignee: Meritor Heavy Vehicle Braking Systems UK Ltd
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: EP1443234B1; US7458447B2; JP4698147B2; BRPI0400136A; PL364541A1; JP2004232861A; PL209898B1; EP1443234A1; DE60304987D1; ATE325286T1; BRPI0400136B1; US20040163901A1; CN100365310C; GB0302186D0; CN1519486A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremsenbaugruppe.
Bekannte Scheibenbremsen (in 1 bis 4 dargestellt) umfassen eine an einer Radnabe zur Drehung mit einem Fahrzeugrad angebrachte Scheibe 20. Ein Bremsträger 12 ist relativ zur Drehachse der Scheibe 20 fixiert und an einem feststehenden Teil des Fahrzeugs (z.B. der Fahrzeugaufhängung) befestigt. Bei Bremsen vom "Schwimmsattel" typ ist ein Bremssattel 15 mit einer an einem Gehäuse 14 befestigten Brücke 16 auf dem Träger 12 verschieblich gelagert, um eine Bewegung parallel zur Drehachse der Scheibe 20 zu erlauben. Ein Aktuator 18 steht mit ein oder mehr in dem Gehäuse 14 vorgesehenen Kolben oder Stößeln (nicht dargestellt) in Verbindung, um die Kraft aufzubringen, die erforderlich ist, damit die Bremse funktionieren kann.
Zwei Bremsklötze 22 mit auf einer massiven Grundplatte 34 angebrachtem Reibmaterial 36 sind auf beiden Seiten der Scheibe 20 positioniert, wobei das Reibmaterial den ebenen Flächen der Scheibe zugewandt ist. Die Grundplatten 34 der Klötze 22 sitzen auf vertikalen und horizontalen Anschlagbereichen 28 bzw. 30, die in Öffnungen 32 des Trägers 12 vorgesehen sind, um die Klötze 22 an einer Drehbewegung bzw. radial einwärts gerichteten Bewegung zu hindern. Bei einer typischen Schwimmsattelbremse greift eine der Grundplatten 34 entweder direkt oder über eine Spreizplatte in den(die) Kolben ein, um die Last zu verteilen. Gebremst wird dadurch, dass der Aktuator den Kolben dazu veranlasst, einen der Klötze 22 gegen die Scheibe 20 zu drücken. Weil der Sattel auf dem Träger "schwimmen" kann, führt dies dazu, dass von beiden Klötzen eine gleich große Reibungsbremskraft aufgebracht wird.
Die Grundplatten 34 der Scheibenbremsklötze 22 des Fahrzeugs erfüllen im Wesentlichen zwei Funktionen: sie bieten eine stabile Halterung zur verschieblichen Lagerung des Reibmaterials 36 der Bremse in dem Bremsträger in einer Weise, dass während des Bremsens auf das Reibmaterial ausgeübte Scherkräfte auf den Träger übertragen werden, und sie übertragen und verteilen den während des Bremsens von den Stößeln oder Kolben der Bremse ausgeübten Druck gleichmäßig auf die Oberfläche des Reibmaterials, um die gleichmäßige Abnutzung des Reibmaterials über seine Oberfläche sicherzustellen. Um die Erstere dieser beiden Funktionen zu erfüllen, wird normalerweise die radial auswärts gerichtete Bewegung (angedeutet durch den Pfeil R) der Klötze in dem Träger durch elastische Mittel wie zum Beispiel eine Blattfeder 24 eingeschränkt, während die Bewegung zu und weg (angedeutet durch den Pfeil A) von einer zugehörigen Bremsscheibe erlaubt ist, und ein Klappern des Bremsklotzes im Gebrauch verhindert.
Bremsklotzfedern 24 sind normalerweise lang gestreckt und erstrecken sich im eingebauten Zustand längs eines Teils der radial äußersten Fläche einer Bremsklotzgrundplatte 34. Die Bremsklotzfedern 24 sind typischerweise durch eine Bremsklotzhalterung 26, die sich über eine Öffnung zwischen der Brücke 16 und dem Gehäuse 14 erstreckt und in etwa die Mitte der Feder berührt, in gewissem Umfang gegen den Träger vorgespannt. Dieser Kraft wird typischerweise durch Kontakt mit der Grundplatte im Bereich jedes Endes der Feder radial auswärts entgegengewirkt. Außerdem sind typischerweise an der Grundplatte und/oder der Bremsklotzfeder Gebilde vorgesehen, um die Bremsklotzfeder während der Bewegung des Bremsklotzes 22 parallel zur Drehachse der Scheibe 20 an der Grundplatte festzuhalten.
Während der Betätigung der Bremse bewegen sich die Bremsklotzgrundplatte und die Bremsklotzfeder zu der Bremsscheibe hin und von dieser weg. Wenn die Halterung und die Feder nicht parallel sind (wegen der auf die Bremsklotzfeder wirkenden Kräfte und/oder wegen einer ungleichmäßigen Abnutzung des Bremsklotzes) neigt der Rand 25 der Bremsklotzfeder dazu, sich in die Unterseite 29 der Bremsklotzhalterung einzudrücken. Dies kann eine Bewegung der Grundplatte verhindern, was die Bremsleistung beeinträchtigt. Dieses Problem wird noch verstärkt, wenn schwere Bremsklötze verwendet werden, da eine steifere Bremsklotzfeder erforderlich ist, die mehr dazu neigt, sich in die Bremsklotzhalterung einzudrücken.
3 zeigt ein Beispiel eines in US4773511 beschriebenen Bremsklotzes.
In GB2356027 , GB2172352 und GB2142394 sind typische bekannte Bremsklotzfedern dargestellt, die aus Draht bestehen und dazu dienen, die Radialbewegung eines Bremsklotzes einzuschränken.
In DE3222859 und DE3227195 ist eine Scheibenbremsklotzbaugruppe mit Bremsklotzfedern mit abgerundeten Kanten dargestellt, die gegen eine Bremsklotzhalterung stoßen, um die Radialbewegung eines Bremsklotzes einzuschränken.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Scheibenbremsenbaugruppe bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Scheibenbremsenbaugruppe gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Vorteilhafterweise ermöglicht die Befestigung der Bremsklotzhalterung an der Außenseite des Bremssattels in einem kleineren Radius eine kompaktere Baugruppe, und durch die Bereitstellung einer abgerundeten Kante an der Bremsklotzfeder im Bereich der Krümmung kann der Bremssattel so konstruiert werden, dass der außen liegende Bremsklotz weiter außen positioniert ist als bei bekannten Konstruktionen, wobei sichergestellt ist, dass sich die Feder nicht in die Bremsklotzhalterung eindrückt. Dadurch kann der Bremsklotz ein dickeres Reibmaterial haben als bekannte Konstruktionen. Alternativ kann der Bremssattel durch die Bereitstellung einer abgerundeten Kante so konstruiert werden, dass der außen liegende Bremsklotz in derselben Position angeordnet ist wie bei bekannten Konstruktionen, und somit können die außerhalb der Krümmung liegenden Bauteile, die die Bremsklotzhalterung befestigen, in einer weiter innen liegenden Position angeordnet werden, wodurch der gesamte den Bremssattel umgebende Raum verkleinert wird.
Vorzugsweise hat die Bremsklotzfeder eine Öffnung, in der sich ein Vorsprung von einer Bremsklotzgrundplatte befindet, um die axiale Bewegung zwischen der Bremsklotzfeder und der Grundplatte zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung wird nun lediglich beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
1 eine Draufsicht einer Scheibenbremse mit einer Scheibenbremsklotzbaugruppe nach dem Stand der Technik;
2 eine Endansicht der Scheibenbremse von 1;
3 eine Endansicht eines Abschnitts des Trägers und eines Scheibenbremsklotzes und einer Bremsklotzfeder nach dem Stand der Technik gemäß 1 und 2,
4 eine Vorderansicht eines Abschnitts der Bremsklotzhalterung und der Bremsklotzfeder der Scheibenbremsklotzbaugruppe von 1 bis 3,
5 eine Draufsicht eines Teils einer Scheibenbremsenbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung,
6 eine Endansicht eines Abschnitts der Scheibenbremsenbaugruppe von 5,
7 eine Vorderansicht eines Abschnitts der Scheibenbremsenbaugruppe von 5, und
8 eine vergrößerte Vorderansicht eines Abschnitts der Scheibenbremsenbaugruppe von 5.
Anhand von 5 bis 7 ist eine Scheibenbremsenbaugruppe 129 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, einschließlich einer Scheibenbremsklotzbaugruppe 133 und eines Bremssattels 115. Die neue Baugruppe 133 kann in eine oben beschriebene Scheibenbremse 10 gemäß dem Stand der Technik eingebaut werden. Die Baugruppe 133 umfasst einen Bremsklotz 131 mit einer Grundplatte 134, an der Reibmaterial 122 befestigt ist. Die Grundplatte umfasst zwei gewölbte Flächen in Form von am Umfang voneinander beabstandeten Anschlägen 140 an ihrem radial äußeren Rand 135. Die Grundplatte 134 umfasst außerdem Vorsprünge in Form von zwei sich radial nach außen erstreckenden Ansätzen 150, die aus dem radial äußeren Rand 135 der Grundplatte 134 ragen und sich zwischen den Anschlägen 140 befinden.
Wie aus 5 und 6 hervorgeht, ist die Bremsklotzfeder 124 lang gestreckt mit einer Länge L, wobei sich auf halber Strecke der Feder ein mittlerer Abschnitt 148 befindet, und mit Endbereichen 149. Der mittlere Abschnitt definiert die maximale Breite W2 der Feder, wobei der verbleibende Teil der Feder eine verminderte Breite W1 hat. Die Feder ist aus Blech gestanzt und typischerweise 1 mm dick.
Wenn sie an der Grundplatte 134 angebracht ist, erstreckt sich die Bremsklotzfeder 124 im Gebrauch in Umfangsrichtung quer zur Bewegungsachse der Grundplatte 134 in Richtung zu und weg von der Scheibe 20 (angedeutet durch den Pfeil A). Die Feder ist mit aufgebogenen Enden 142 versehen und mit zwei Öffnungen in Form von Schlitzen 152, die so an Endbereichen 149 positioniert sind, dass Ansätze 150 hindurchpassen können. Die Anschläge 140 auf der Grundplatte 134 sind so geformt, dass die aufgebogenen Enden 142 der Bremsklotzfeder nicht über sie hinweggleiten können. Die Anordnung der Ansätze 150 in den Schlitzen 152 verhindert eine Axialbewegung zwischen der Feder und der Grundplatte.
Aus 6 geht hervor, dass die aufgebogenen Enden 142 im montierten Zustand leicht von ihren zugehörigen Anschlägen 140 beabstandet sind. Analog dazu sind die am Umfang liegenden Enden jedes Schlitzes 152 jeweils leicht von ihrem zugehörigen Ansatz 150 beabstandet. Die Betrachtung von 3 zeigt, dass die Federenden 42 im montierten Zustand permanent in ihren jeweiligen Anschlag 40 eingreifen. Dieser permanente Eingriff vermindert die Neigung der Feder 24, relativ zu der Grundplatte zu kippen. Es ist zu sehen, dass bei der Baugruppe 133 kein äquivalentes Merkmal zu finden ist. Die vorliegende Erfindung ist daher insbesondere anwendbar auf Bremsengrundplatten mit Ansätzen, die durch Löcher in der Bremsklotzfeder ragen, da solche Konstruktionen von Haus aus mehr zum Kippen der Feder relativ zu dem Bremsklotz neigen.
Bei weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Axialbewegung durch weitere Mittel verhindert werden. Zum Beispiel kann eine Feder gemäß der vorliegenden Erfindung Vorsprünge (analog zu dem Vorsprung 46 (3) nach dem Stand der Technik) aufweisen, die sich um die Grundplatte wickeln.
Eine radial innere Fläche 127 einer Bremsklotzhalterung 126 hält den mittleren Abschnitt 148 der Bremsklotzfeder 124 unten, indem sie an ihr anschlägt. Die innere Fläche 127 ist im Wesentlichen eben. Der mit der Bremsklotzhalterung 126 in Kontakt stehende Bereich der Bremsklotzfeder definiert eine Fläche 170. Aus 8 geht hervor, dass die Fläche 170 durch ein Profil definiert ist, das einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt 180 und zwei abgerundete Kanten 171 mit dem Radius Q aufweist. Bei Betrachtung von 8 sind die abgerundeten Kanten 171 symmetrisch, wodurch die Bremsklotzfeder 124 so oder so um den Bremsklotz 131 herum angebracht werden kann, wobei sichergestellt ist, dass sich eine abgerundete Kante im Bereich der Biegung 126A befindet.
Bei weiteren Ausführungsformen könnte das Profil elliptisch sein.
Typischerweise ist die Feder aus Blech, normalerweise aus Stahl gebildet, wie zum Beispiel aus Federstahl. Typischerweise wird ein Rohling aus Blech gestanzt (entweder mit Löchern 152, oder alternativ werden diese Löcher in einem späteren Stadium ausgestanzt). An dem Rohling werden dann anschließend Pressvorgänge durchgeführt, um die erforderliche endgültige Form zu bilden. Vorteilhafterweise können die abgerundeten Kanten 171 im Rahmen eines Pressverfahrens gebildet werden.
Die Bremsklotzhalterung ist durch ein Befestigungsmerkmal in Form eines Bolzens 173 an einem außen liegenden Ende 189 des Bremssattels 115 befestigt. Die gestrichelte Linie 177 in 7 zeigt das innere Profil des Rades, an dem die Scheibenbremsenbaugruppe angebracht ist. Es ist zu sehen, dass der Platz zwischen der Baugruppe, insbesondere zwischen der Bremsklotzhalterung und dem Profil des Rades, begrenzt ist. Die an dem Bremssattel 115 angebrachte Bremsklotzhalterung ist also so geformt, dass sie in dem zur Verfügung stehenden Raum liegt. Der Radius der Fläche 127 der Bremsklotzhalterung ist R1, und der Radius des Befestigungsmerkmals ist R2 (zwangsläufig kleiner als R1, angesichts des umgebenden Raumes). Beide Radien haben dabei einen Mittelpunkt auf der Radachse (angegeben mit P). Um der Lage des Befestigungsmerkmals auf dem Bremssattel 115 Rechnung zu tragen, hat die Halterung eine Krümmung in Form einer Biegung 126A. Die Biegung 126A hat einen Radius T, der im Wesentlichen gleich groß ist wie der Radius Q der abgerundeten Kante der Bremsklotzfederfläche 170. Bei dieser Ausführungsform liegen T und Q im Bereich zwischen 5,25 mm und 6,75 mm. Bei weiteren Ausführungsformen kann dieser Bereich noch ausgedehnt werden. Insbesondere berücksichtigt die Biegung 126A die Tatsache, dass der Bolzen 173 einen kleineren Radius hat als die Fläche 127.
Die Halterung umfasst eine weitere Biegung 126B.
Bei einer weiteren Ausführungsform könnte die Bremsklotzhalterung eine Krümmung in Form einer Kehre oder Kurve oder ein anderes Merkmal aufweisen, durch das der zweite Radius R2 kleiner sein kann als der erste Radius R1.
Durch die Bereitstellung einer abgerundeten Kante an der Bremsklotzfeder im Bereich der Krümmung ist sichergestellt, dass sich die Bremsklotzfeder nicht in die Krümmung eingräbt.
Vor dem Anbringen der Bremsklotzfeder 124 an den Ansätzen 150 hat die Feder ein gebogenes Profil mit einem kürzeren Krümmungsradius als in 6 dargestellt. Um die Bremsklotzfeder 124 an der Grundplatte anzubringen, muss sie um einen bestimmten Betrag zusammengedrückt werden, damit die Schlitze 152 über beide Ansätze 150 passen. Sobald sie angebracht ist, kommt es zu einer gewissen Entspannung, so dass der umfangsmäßig äußerste Rand der Schlitze 152 die radial äußerste Fläche der Ansätze 150 berührt, wodurch die Feder an der Grundplatte 134 festgehalten wird, bevor die Baugruppe 133 in der Bremse 10 montiert wird. Bei weiteren Ausführungsformen können die Ansätze 150 diese Haltefunktion am Umfang nicht erfüllen.
In 6 ist die Bremsklotzbaugruppe 133 in ihrem montierten Zustand auf der Scheibenbremse 10 dargestellt, wo auch die Bremsklotzhalterung 126 angebracht ist. Es sei angemerkt, dass die Bremsklotzhalterung 126 den mittleren Abschnitt 148 der Feder 124 niederdrückt, so dass die umfangsmäßig äußersten Ränder der Schlitze 152 die Ansätze 150 nicht mehr berühren, aber zwischen diesen umfangsmäßig innersten Rändern der Löcher 152 und den Ansätzen 150 noch Platz bleibt.
Wenn die Grundplatte 134 radial nach außen gerichteten Beschleunigungskräften unterliegt, weil zum Beispiel ein Fahrzeug, an dem die Grundplatte angebracht ist, über unebenes Gelände fährt, führen die Kräfte dazu, dass der Abstand S zwischen der Halterung 126 und dem mittleren Bereich 144 der Grundplatte kleiner wird. Dies führt wiederum dazu, dass sich die Feder 124 auf ihrer Länge streckt und ihre Enden 142 am Umfang nach außen gleiten, bis sie mit den Anschlägen 140 in Kontakt kommen. Danach haben weitere Auslenkungen in Richtung zur radial äußersten Fläche 135 der Grundplatte bis zur Position 166 eine signifikant höhere Federkonstante, weil die Feder 124 in einen sich elastisch "ausbeulenden" Durchbiegemodus eintritt, in dem sich der mittlere Abschnitt 148 weiterhin streckt, die Abschnitte zwischen dem mittleren Abschnitt und den Enden aber gezwungen sind, sich von der radial äußeren Fläche 135 wegzubiegen.
Während der oben beschriebenen Radialbewegung stehen der mittlere Abschnitt 148 der Bremsklotzfeder und die Halterung 126 über die Fläche 170 miteinander in Kontakt, wobei die Halterung die Radialbewegung des Bremsklotzes einschränkt.
Die Betätigung der Bremsen resultiert in der Bewegung des Bremsklotzes in Richtung zu der Scheibe in Pfeilrichtung A und führt somit zur Bewegung der Feder relativ zu der Bremsklotzhalterung. Das abgerundete Profil des Randes der Bremsklotzfeder stellt sicher, dass selbst wenn die Oberfläche der Bremsklotzfeder und die Halterung nicht parallel sind, die abgerundete Kante sich nicht in die Bremsklotzhalterung eindrückt und die Bewegung der Bremsklotzfeder daher nicht unterbunden wird und die Bremsleistung nicht beeinträchtigt wird.
Es versteht sich, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Änderungen vorgenommen werden können. Zum Beispiel können alternative Mittel zur Befestigung der Bremsklotzfeder an der Grundplatte verwendet werden, wie auch andere geeignete Formen des Endes der Bremsklotzfeder und des Anschlags (z.B. nach innen gebogene oder gerade Enden). Die umfangsmäßige Einschränkung muss nicht an den äußersten Enden der Feder erfolgen. Die Anschläge zum Bereitstellen einer umfangsmäßigen Einschränkung können zum Beispiel die inneren Umfangsflächen der Ansätze sein, die die umfangsmäßig inneren Ränder der Schlitze festhalten.

Claims

Scheibenbremsenbaugruppe (129) mit einem Bremsklotz (131), einer Bremsklotzhalterung (126), einem Bremssattel (115) und einer Bremsklotzfeder (124), wobei die Bremsklotzhalterung einen ebenen Bereich (127) aufweist, der sich in einem ersten Radius (R1) von der Drehachse (P) einer zugehörigen Bremsscheibe befindet, um in einen ebenen Bereich (180) der Bremsklotzfeder einzugreifen, um die Radialbewegung des Bremsklotzes einzuschränken, wobei die Bremsklotzhalterung an einer außen liegenden Seite (189) des Bremssattels in einem zweiten Radius (R2) von der Achse (P) befestigt ist und angrenzend an ihren ebenen Bereich (127) eine Krümmung (126A) aufweist, damit der zweite Radius kleiner sein kann als der erste Radius, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Bremsklotzfeder (124), der an dem ebenen Bereich (127) der Bremsklotzhalterung angreift, im Bereich der Krümmung eine abgerundete Kante (171) aufweist.
Scheibenbremsenbaugruppe nach Anspruch 1, bei der der Teil der Bremsklotzfeder, der an dem ebenen Bereich der Bremsklotzhalterung angreift, fern von der Krümmung eine weitere abgerundete Kante (171) aufweist.
Scheibenbremsenbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die Bremsklotzfeder symmetrisch ist.
Scheibenbremsenbaugruppe nach Anspruch 3 mit zwei Bremsklötzen, die durch den besagten Bremsklotz und einen weiteren Bremsklotz definiert werden, und mit zwei Bremsklotzfedern, die durch die besagte Bremsklotzfeder und eine weitere Bremsklotzfeder definiert werden.
Scheibenbremsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die abgerundete Kante im Rahmen eines Pressverfahrens gebildet wird.
Scheibenbremsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bremsklotzfeder im Wesentlichen lang gestreckt ist und durch eine Länge (L) und eine Breite definiert ist, der ebene Bereich der Bremsklotzfeder vorzugsweise auf einem mittleren Abschnitt (148) der Bremsklotzfeder liegt, wobei sich der mittlere Abschnitt im Wesentlichen auf halber Strecke der Bremsklotzfeder befindet, der mittlere Abschnitt vorzugsweise eine maximale Breite (W2) der Bremsklotzfeder definiert und der Rest der Bremsklotzfeder eine verminderte Breite (W1) hat.
Scheibenbremsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bremsklotzfeder in Längsrichtung ein gewölbtes Profil hat.
Scheibenbremsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Feder radial nach außen gebogene Enden (142) hat, um die Bremsklotzfeder auf der Grundplatte radial festzuhalten.
Scheibenbremsenbaugruppe nach Anspruch 8, bei der die Grundplatte komplementäre gewölbte Flächen (140) aufweist, die an den gebogenen Enden der Feder anschlagen.
Scheibenbremsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Feder eine Öffnung (152) aufweist und die Grundplatte einen Vorsprung (150) aufweist, der in der Öffnung liegt, um eine Axialbewegung zwischen der Feder und der Grundplatte zu verhindern.
Scheibenbremsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Feder einen Vorsprung aufweist, der die Grundplatte umgibt, um eine Axialbewegung zwischen der Feder und der Grundplatte zu verhindern.
Scheibenbremsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Krümmung einen Krümmungsradius (T) hat, damit der zweite Radius (R2) kleiner sein kann als der erste Radius (R1), wobei der Krümmungsradius mit einem Radius (Q) der abgerundeten Kante der Bremsklotzfeder im Bereich der Krümmung im Wesentlichen identisch ist.
Scheibenbremsenbaugruppe nach Anspruch 9, bei der der Krümmungsradius zwischen 4 mm und 8 mm beträgt, vorzugsweise zwischen 5 mm und 7 mm und mehr bevorzugt zwischen 5,25 mm und 6,75 mm.