DE69207081T2

DE69207081T2 - Anordnung eines Kohlenstoff/Kohlenstoff-Scheibenbremsbelages

Info

Publication number: DE69207081T2
Application number: DE69207081T
Authority: DE
Inventors: Homme Guy Prud
Original assignee: Carbone Industrie SA
Current assignee: Carbone Industrie SA
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2012-06-24
Also published as: US5332067A; ATE132235T1; EP0520373B1; FR2678334B1; JPH05209641A; CA2072439C; ES2081524T3; EP0520373A1; JPH0794851B2; CA2072439A1; FR2678334A1; DE69207081D1; AU1851292A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsklotzvorrichtung mit einem Bremsbelag aus einem strukturellen Reibungsmaterial mit hoher Erhitzung, insbesondere auf Kohlenstoff-Kohlenstoff-Basis, für eine Scheibenbremse, wobei die Vorrichtung die auf eine beliebige Bremsbacke montiert werden soll, die für den Bremsklotz mindestens eine Positionierfläche, auf der mindestens ein Schubkolben des Bremsklotzes mündet, und eine Verbindungsanordnung des Bremsklotzes auf der Bremsbacke aufweist.
Das Auswechseln, insbesondere bei Radfahrzeugen, von üblichen Scheibenbremsen aus Gußeisen und Bremsklötzen mit organischem Bremsbelag durch ihr Kohlenstoff-KohlenstoffÄquivalent ist in Bezug auf die Bremsbacke besonders schwierig. Es ergeben sich nämlich vor allem zwei Probleme:
- Das erste Problem betrifft die Befestigung des Bremsklotzes in der Bremsbacke; da die Mittel zur Erzeugung von Bremsklötzen mit organischem Bremsbelag sich sehr von denen der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bremsklötze unterscheiden, ist es unmöglich, einen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bremsklotz des gleichen Aufbaus wie sein organisches Äquivalent herzustel- len; allgemein werden die organischen Bremsbeläge auf ein Metallblech (sog. Backplate) aufgegossen, das die Befestigungsmittel für den Bremsklotz enthält; ein identischer struktureller Bremsklotz, insbesondere auf Kohlenstoff- Kohlenstoff-Basis, ohne Backplate, würde eine besondere Bearbeitung erfordern.
- Das zweite Problem betrifft die Wärmeisolierung der Bremsbacke. Bei gleicher Betriebsweise hat nämlich ein Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bremsklotz eine wesentlich höhere Erwärmungstemperatur als sein organisches Gegenstück. Daher sind Isolierungen erforderlich, um die Bremsbacke vor übermäßigen Temperaturen zu schützen, die insbesondere Phänomene eines "Vapor-lock" in Höhe des Steuerfluids der Bremsbacke hervorrufen könnten.
Um die Isolierung herzustellen, besitzt eine solche bekannte Backe Isolierringe aus Titan oder Asbest, die am Ende der Kolben aufgeschoben sind (oder sogar vollständig aus Titan bestehende Kolben), und Trägerlaschen ebenfalls aus Titan, die an der Bremsbacke befestigt sind, um den Belag seitlich zu halten.
Das Ersetzen der ursprünglichen Bremsbacke durch ein angepaßtes Modell dieser Art führt zu hohen Kosten für die Montage dieser Bremsen, die an sich wirksamer sind als die klassischen Bremsen.
Aus dem Patent US-4 995 482 ist eine Bremsklotzvorrichtung für Scheibenbremsen bekannt
- mit einem ersten Element, Abschirmelement genannt, das an der Positionierfläche anliegt,
- mit mindestens einem zweiten Element, Zwischenelement genannt, das am ersten Element anliegt,
- mit einem Bremsbelag,
wobei das erste Element und/oder das zweite Element Mittel für den Halt des Bremsbelags und mit der Verbindungsanordnung der Bremsbacke zusammenwirkende Befestigungsmittel aufweist. Diese Vorrichtung dient zur Befestigung eines klassischen organischen Bremsklotzes vom Backplate-Typ. Diese Backplate liegt am Zwischenelement an. Eine solche Vorrichtung kann die sich bei eine Bremsbelag aus strukturellem Reibungsmaterial mit erhöhter Erwärmung, insbesondere auf Kohlenstoff-Kohlenstoff-Basis, ergebenden Temperaturprobleme nicht lösen.
Das Patent GB-2 127 918 betrifft ebenfalls eine Bremsklotzvorrichtung mit organischem Belag vom Backplate- Typ.
Um dieses Problem der Montage eines Bremsbelags aus strukturellem Reibungsmaterial mit erhöhter Erwärmung zu lösen, besitzt die Bremsklotzvorrichtung erfindungsgemäß:
- ein Abschirmelement aus Blech, das aus einem Wärmeisolationsmaterial besteht,
- mindestens ein Zwischenelement aus Wärmeisolationsmaterial ausreichender Dicke mit verringerten stirnseitigen Kontakten,
- einen Bremsbelag aus strukturellem Reibungsmaterial mit erhöhter Erwärmung, insbesondere auf Kohlenstoff-Kohlenstoff-Basis, der am zweiten Element anliegt.
Diese Vorrichtung besitzt mehrere Vorteile.
Der Bremsbelag kann besonders einfach geformt sein.
Wie weiter unten erklärt wird, sind die diesem Bremsbelag zugeordneten Elemente leicht herzustellen. Sie können durch Stanzen und Falten hergestellt werden.
Aus diesem Grund erhält man einen niedrigen Herstellungspreis, da keine Veränderung der Bremsbacken notwendig ist und die eventuelle spanende Bearbeitung des Bremsbelags besonders vereinfacht wurde.
Da die dem Bremsbelag zugeordneten Elemente für dessen Montage unbedingt erforderlich sind, verhindert man eine unvorschriftsmäßige Montage ohne die notwendigen Isolations-Vorsichtsmaßnahmen bei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bremsklötzen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht also gleichzeitig die Befestigung des Bremsbelags und die notwendige Wärmeisolation der Bremsbeläge vom Kohlenstoff-Kohlenstoff-Typ bei hoher Erwärmungstemperatur.
Aufgrund dieser Ausbildung von zwei zwischengefügten Elementen gibt es relativ viele Kontaktflächen, wodurch die Isolation hinsichtlich Kontakt-Wärmeübergang verbessert wird. Außerdem sind die Kontaktoberflächen klein, was den Wärmeaustausch reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Abschirmelement ein Blech mit in rechtem Winkel umgeschlagenen Seitenrändern.
Auf diese Weise gewährleistet das Abschirmelement die Isolation zwischen den Bremsbacken und den seitlichen Anschlägen des Bremsbelags durch Kontaktwiderstand zusätzlich zu seiner Aufgabe als Abschirmung gegen Wärmestrahlung in Höhe der Positionierfläche. Es ist möglich, mehrere Lagen Blech zwischen den Bremsbacken und den Anschlägen des Bremsbelags zu verwenden, um die Kontaktwiderstände zu vervielfachen.
Vorzugsweise besteht das Zwischenelement aus Stäben, die so ausgebildet sind, daß der größte Teil von ihnen sich zwischen das Abschirmelement und den Bremsbelag vor dem oder den Kolben einschiebt.
So ergeben sich reduzierte Oberflächenkontakte zwischen dem Bremsbelag und dem Zwischenelement einerseits und dem Abschirmelement und dem Zwischenelement andererseits. Außerdem sind diese Stäbe so ausgebildet, daß sie eine gute Stabilität der Kolben unter Berücksichtigung der vom Druck des Steuerfluids ausgeübten Kraft gewährleisten. Schließlich hat das Zwischenelement eine ausreichende Dicke, um die Abkühlung der Rückseite des Bremsbelags durch Konvektion zu gewährleisten.
Die Vorrichtung kann weiter mindestens eines der folgenden Merkmale aufweisen:
- Das Abschirmelement und das Zwischenelement sind fest miteinander verbunden,
- die Mittel zur Befestigung an den Bremsbacken werden vom Zwischenelement getragen,
- die Haltemittel für den Bremsbelag bestehen aus gekrümmten Zungen, die fest mit dem Abschirmelement verbunden sind,
- die Haltemittel für den Bremsbelag bestehen aus fest mit dem Zwischenelement verbundenen Rippen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, die verschiedene Ausführungsformen darstellen.
Figur 1 zeigt in Perspektive eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Figuren 2 und 3 zeigen von vorne und von oben die in einer Bremsbacke einer Scheibenbremse angeordnete Vorrichtung.
Figur 4 zeigt in Perspektive eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung, die in der gleichen Bremsbacke angeordnet werden kann.
Die Figuren 5 bis 10 zeigen von vorne und von oben Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die verschiedenen Typen von Bremsbacken entsprechen.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung ein Abschirmelement 1, ein Zwischenelement 2 und einen Bremsbelag 3, wie sie in Figur 1 gezeigt sind.
Das Abschirmelement 1 besteht aus einem Blech 10 solcher Form und Größe, daß es die Positionierfläche des Bremsklotzes bedeckt.
Dieses Blech 10 besitzt Seitenränder 11, die im rechten Winkel umgeschlagen sind. Laschen 12 sind fest mit dem Blech 10 verbunden. Sie können zum Beispiel angeschweißt oder durch Falten erzeugt werden.
Das Zwischenelement 2 besteht aus Stäben 20, die so ausgebildet sind, daß ihr größter Teil sich zwischen das Abschirmelement 1 und den Bremsbelag vor den beiden Kolben der Bremsbacke einfügt. Es besitzt auch die Befestigungsmittel 21, 22, die mit der Verbindungsanordnung der Bremsbacke zusammenwirken. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Bremsbacke mit Schultern, auf denen die Laschen 21 ruhen, und mit einem Stift versehen, der in die Öffnung 22 eindringt.
Das Abschirmelement 1 und das Zwischenelement 2 werden durch Vernieten in den Öffnungen 13, 14, 23, 24 aneinander befestigt. Vertiefungen sind in der Nähe der Öffnungen 23, 24 des Zwischenelements 2 vorgesehen, damit die Nieten nicht über die Oberfläche des Zwischenelements 2 vorstehen und damit der Bremsbelag 3 sauber aufliegt. Hinter dem Blech 10 können die Nieten vorstehen, da sie sich in dem hohlen Raum der Kolben befinden.
Der Bremsbelag 3, der besonders einfach geformt ist, fügt sich zwischen die Laschen 12 des Abschirmelements 1 ein und wird von diesen gehalten.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die oben beschriebene Vorrichtung, die in einer Bremsbacke 4 montiert ist. Von der Positionierfläche 42 gehen zwei Kolben 40 mit hohlem Kopf aus. Auf dieser Fläche ist die Befestigungs- und Isoliereinheit des Bremsbelags angeordnet, die aus dem Abschirmelement 1 und dem Zwischenelement 2 besteht, die durch Nieten aneinander befestigt sind. Sie wird durch Auflage der Laschen 21 des Zwischenelements 2 auf den Schultern 41 der Bremsbacke 4 und durch Einführung eines Stifts in die Öffnung 22 des Zwischenelements 2 und entsprechende Öffnungen des Bremsbackes gehalten. Der Bremsbelag 3 liegt an dieser Einheit an und wird von den Laschen 12 des Abschirmelements 1 gehalten.
Das Abschirmelement 1 wie auch das Zwischenelement 2 sind aus wärmeisolierendem Material. Sie können z.B. aus hitzebeständigem rostfreiem Stahl, Titan, Keramik oder mit Keramik bedecktem Metall bestehen.
Diese beiden Elemente können auch aus einem einzigen spanend bearbeiteten Bauteil bestehen.
Das Abschirmelement 1 gewährleistet die Abschirmfunktion gegen Wärmestrahlungen, und seine umgeschlagenen Ränder 11 isolieren die Seiten des Sitzes in der Bremsbacke 4.
Aufgrund des Zwischenelements 2 ergeben sich zusätzliche Kontakte, die die Isolation verbessern. Diese Kontakte sind jedoch hinsichtlich ihrer Oberfläche wegen ihrer ausgeschnittenen Form sehr klein. Außerdem kann es Vertiefungen geringerer Dicke aufweisen, damit die Kontaktflächen nur vor den Kolben 4 vorhanden sind.
Verdünnte Zonen der Art eines Sägeschnitts können ebenfalls auf dem Zwischenelement 2 ausgebildet sein, um ihm eine gewisse Verformungsbarkeit in der Ebene zu verleihen und um jedes Spiel der Einheit zu vermeiden, das durch eventuelle Unebenheiten verursacht wird.
Schließlich kann aufgrund ihrer ausreichenden Dicke zwischen den Armen 20 Luft zirkulieren, was die Abkühlung begünstigt. Es ist anzumerken, daß gemäß dieser ersten Ausführungsform Kühlluft von unten nach oben oder umgekehrt zwischen dem Abschirmelement 1 und dem Bremsbelag 3 fließen kann, wodurch die Abkühlung des Bremsbelags durch Konvektion gewährleistet wird.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung für die gleiche Art von Bremsbacke.
Das Abschirmelement 1 besteht aus einem Blech 10 mit umgeschlagenen Rändern 11. Es enthält weiter eine Öffnung 15, die ein Befestigungsmittel darstellt, das mit der Verbindungsanordnung der Bremsbacke zusammenwirkt.
Das Zwischenelement 2 hat allgemein dieselbe Form wie das in Figur 1 dargestellte Element, d.h. mit Stäben 20. Es enthält weiter Laschen 21 und eine Öffnung 22, die Befestigungsmittel bilden, welche mit der Verbindungsanordnung der Bremsbacke zusammenwirken.
Die Haltemittel des Bremsbelags 3 befinden sich hier auf dem Zwischenelement 2. Sie bestehen aus Rippen 25, die zum Beispiel durch Aufschweißen oder spanende Bearbeitung erhalten werden.
Die Einheit wird auf der Bremsbacke durch Auflage der Füße 21 auf den Schultern der Bremsbacke und durch Einführung des Stifts in die Löcher 15 und 22 gehalten, wobei das Abschirmelement 1 und das Zwischenelement 2 in dieser Ausführungsform nicht direkt aneinander befestigt sind.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die für eine Bremsbacke mit nur einem Kolben je Bremsklotz bestimmt ist, wobei dessen Verbindungsanordnung aus einer Nadel besteht, die in die Öffnungen des Zwischenelements 2 eingeführt ist. Der Bremsbelag 3 ist in Figur 5 nicht dargestellt.
Das Zwischenelement 2 besteht hier aus einem U- förmigen Stab, der an das Blech 10 durch Öffnungen 13, 23 hindurch angenietet ist, die im Blech 10 und dem Zwischenelement 2 ausgearbeitet sind.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung für eine Bremsbacke mit zwei Kolben pro Bremsklotz und mit zusätzlichen Organen 5 zur Befestigung durch Einrasten in die Hohlköpfe der Kolben.
Die Befestigung an der Bremsbacke erfolgt gemäß dieser Vorrichtung durch Auflage von Laschen 16, die im Abschirmelement 1 ausgearbeitet sind, und aufgrund eines Stifts, der in die Öffnung 15 dieses Elements 1 eingeführt ist.
Es gibt zwei Zwischenelemente 2, die halbkreisförmige Stäbe aufweisen. Sie befinden sich vor den Kolben und sind am Blech 10 angenietet, wobei die Nieten außerdem die Verbindung der Befestigungsorgane 5 herstellen.
Die Figuren 9 und 10 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung für eine Bremsbacke mit zwei Kolben je Bremsklotz und mit zusätzlichen Organen 5 zur Befestigung in den Hohlköpfen der Kolben durch Einrasten. Solche Bremsbacken befinden sich zum Beispiel in seriengefertigten Personenwagen.
Auch in dieser Vorrichtung erfolgt die Befestigung an der Bremsbacke durch seitliche Stiftverbindung; zu diesem Zweck ist das Zwischenelement 2 mit zwei seitlichen Füßen 26 versehen, die je eine Öffnung aufweisen. Dieses Zwischenelement 2 besteht aus einem waagrechten Stab und aus halbkreisförmigen Stäben vor den Kolben. Der zentrale Stab ist abgeflacht, um einen Raum zwischen ihm und dem Bremsbelag 3 zu lassen.

Claims

1. Bremsklotzvorrichtung für eine Scheibenbremse, die auf eine beliebigen Bremsbacke montiert werden soll, welche mindestens eine Positionierfläche für den Bremsklotz, in die mindestens ein Schubkolben für den Bremsklotz mündet, und eine Verbindungsanordnung für den Bremsklotz auf der Bremsbacke aufweist,

- mit einem ersten Element (1), Abschirmelement genannt, das an der Positionierfläche anliegt,

- mit mindestens einem zweiten Element (2), Zwischenelement genannt, das am ersten Element (1) anliegt,

- mit einem Bremsbelag (3),

wobei das erste Element (1) und/oder das zweite Element (2) Mittel für den Halt des Bremsbelags (3) und mit der Verbindungsanordnung der Bremsbacke zusammenwirkende Befestigungsmittel aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement (1) aus einem Blech besteht, das aus einem wärmeisolierenden Material ist, daß das Zwischenelement oder die Zwischenelemente (2) aus Wärmeisolationsmaterial ausreichender Dicke mit verringerten stirnseitigen Kontakten bestehen und daß der Bremsbelag (3) aus strukturellem Reibungsmaterial mit erhöhter Erwärmung, insbesondere auf Kohlenstoff-Kohlenstoff- Basis ist, der am Zwischenelement oder den Zwischenelementen (2) anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement (1) ein Blech (10) mit in rechtem Winkel umgeschlagenen Seitenrändern ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement (2) aus Stäben (20) besteht, die so ausgebildet sind, daß der größte Teil von ihnen sich zwischen das Abschirmelement (1) und den Bremsbelag (3) vor dem oder den Kolben einfügt.

4. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement (1) und das Zwischenelement (2) fest miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5, 21, 22, 26, 27) zur Befestigung an der Bremsbacke vom Zwischenelement (2) getragen werden.

6. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5, 15, 16) zur Befestigung an der Bremsbacke vom Abschirmelement (1) getragen werden.

7. Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel für den Bremsbelag (3) aus gekrümmten Zungen (12) bestehen, die fest mit dem Abschirmelement (1) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel für den Bremsbelag aus fest mit dem Zwischenelement (2) verbundenen Rippen (25) bestehen.