DE69722813T2

DE69722813T2 - Scheibenbremsanlage

Info

Publication number: DE69722813T2
Application number: DE69722813T
Authority: DE
Inventors: James Kenneth Rearsby BUNKER
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: GB2320299B; EP0944780A1; AU727431B2; BR9713907A; DE69722813D1; KR100471906B1; AU5404498A; JP4060370B2; GB2320299A; GB9725195D0; EP0944780B1; WO1998026192A1; PL334053A1; US6305510B1; ATE242851T1; CA2274178A1; JP2001505981A; KR20000069197A

Description

Die Erfindung betrifft ein Scheibenbremssystem, beispielsweise für ein Rad eines Fahrzeugs.
Ein herkömmliches Scheibenbremssystem eines Fahrzeugs umfasst eine Nabe, die auf einer Aufhängungsverbindung drehbar relativ zu dieser um eine zentrale Drehachse montiert ist. Die Nabe stellt eine Befestigung für das Rad dar. Das System umfasst ferner eine Bremsscheibe, die drehbar mit der Nabe auf dieser montiert ist, Reibmaterialbeläge, die auf einander abgewandten Seiten der Scheibe angeordnet sind, und mindestens eine Kolben- und Zylindereinheit, die betätigbar ist, um die Beläge in Anlage mit der Scheibe zu drücken, um so die Nabe und damit das Rad abzubremsen. Herkömmlicherweise ist die Kolben- und Zylindereinheit gleitbar auf einem Gleitstück montiert, das an die Aufhängungsverbindung des Fahrzeugs geschraubt ist. Die Scheibe ist üblicherweise starr an der Nabe befestigt, und ein Verschleiß der Beläge und/oder der Scheibe wird durch die Gleitbewegung des Zylinders aufgenommen.
Scheibenbremssysteme mit Scheiben, die relativ zur Nabe nicht drehbar, aber mittels Kerben oder anderen Unregelmäßigkeiten der Nabe auf dieser verschiebbar sind, sowie die Scheibe selbst sind ebenfalls beispielsweise aus GB 1 396 503 bekannt. Solche Systeme bringen jedoch technische Problem mit sich. Zum Beispiel, da die Scheiben relativ dünn sind, kippen sie häufig auf der Nabe und beeinflussen daher die Bremsfähigkeit. Ferner wird durch Rasseln der Scheibe gegen die Nabe verstärkt Lärm erzeugt. Bei höheren Scheibentemperaturen können diese Probleme besonders schwerwiegend sein, da, wenn es einen hohen Temperaturunterschied von beispielsweise 600°C zwischen der Bremsoberfläche der Scheibe und der Nabe gibt, sich die Scheibe von der Nabe weg beträchtlich ausdehnt, was die Probleme des Kippens und Rasseln vergrößert.
Das deutsche Patent Nr. DE 20 39 003 offenbart eine Baugruppe aus Scheibe und Nabe für eine Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die offenbarte Konstruktion dieser Baugruppe aus Scheibe und Nabe ist allerdings etwas kompliziert, hat ein erhöhtes Gewicht und einen vergrößerten axialen Raum, ist ebenfalls nicht sehr zuverlässig hinsichtlich des Verhinderns von Scheibenrasseln und kann daher verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung geht auf diese technischen Probleme ein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Baugruppe aus Scheibe und Nabe für eine Scheibenbremse, wie in den beiliegenden Ansprüchen beschrieben, angegeben.
In einem Ausführungsbeispiel ist ein Scheibenbremssystem angegeben, umfassend eine Nabe und eine Scheibe, wobei die Nabe um eine zentrale Drehachse drehbar montiert ist und die Scheibe so auf der Nabe montiert ist, dass sie sich mit ihr dreht, wobei die Scheibe auf der Nabe in einer Richtung parallel zur zentralen Drehachse verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner mehrere elastische Kraftapplikatoren umfasst, die zwischen der Nabe und der Scheibe montiert sind, wobei die Kraftapplikatoren radiale Kräfte auf die Scheibe ausüben und die Kraftapplikatoren entlang dem Umfang der Nabe verteilt sind.
Bei solch einem Scheibenbremssystem dienen die von den elastischen Kraftapplikatoren ausgeübten Kräfte dem Reduzieren von Rasselgeräuschen der Scheibe gegen die Nabe, um die Gleitbewegung der Scheibe auf der Nabe zu steuern, um den Rundlauf der Scheibe mit der Nabe zu steuern, und um der Scheibe Stabilität zu geben, um Kippen zu vermeiden. Um den Verschleiß der Scheibe zu reduzieren, kann ein Scheibenbremssystem gemäß der Erfindung eine oder mehrere Scheiben haben, die nebeneinander auf derselben Nabe montiert sind, wobei die elastischen Kraftapplikatoren auf alle Scheiben wirken.
Um einen verbesserten Rundlauf der Scheibe auf der Nabe zu erzielen, sind die elastischen Kraftapplikatoren vorzugsweise im Wesentlichen in gleichen Abständen um die zentrale Drehachse herum angebracht. Es kann wenigstens drei in gleichen Abständen montierte elastische Kraftapplikatoren geben.
Die Kraftapplikatoren sind Blattfedern. Jede Blattfeder kann an der äußeren Oberfläche der Nabe derart befestigt sein, dass die Federn tangential zur Nabe verläuft, wenn die Scheibe nicht auf der Nabe montiert ist.
Eine Möglichkeit ist, dass die Nabe und die Scheibe ineinandergreifende Oberflächenmerkmale haben, die zwar eine relative Drehbewegung zwischen der Nabe und der Scheibe verhindern, aber eine Relativbewegung parallel zur zentralen Drehachse zulassen, wobei Abstände zwischen den ineinandergreifenden Oberflächenmerkmalen vorhanden sind, in denen die Kraftapplikatoren montiert sind.
Die ineinandergreifenden Oberflächenmerkmale können axial verlaufende Kerben auf der äußeren Oberfläche der Nabe und Zähne umfassen, die von der inneren Oberfläche der Scheibe abstehen.
Eine andere Möglichkeit zur Verringerung der Verschleißprobleme, bei der die Nabe und die Scheibe aneinander anliegen, und zur Vermeidung von Problemen beim Herstellen von ineinandergreifenden Oberflächenmerkmalen ist, dass die innere Oberfläche der Scheibe und die äußere Oberfläche der Nabe mit Ausnehmungen ausgebildet sind, in denen mehrere axial verlaufende Rollen gehalten sind, wobei die Rollen dazu dienen, Rotationsantrieb zwischen der Nabe und der Scheibe zu übertragen und die Scheibe axial auf den Rollen und somit relativ zur Nabe verschiebbar ist. Aus GB 983 548 ist bekannt, dass Antriebskraft zwischen der Nabe und der Scheibe mittels axial verlaufender Rollen übertragen wird, die zwischen der Nabe und der Scheibe gehalten sind. In diesem Fall können die Blattfedern zwischen den Rollen um die Nabe herum angeordnet sein. Alternativ können zumindest einige der Blattfedern eine Öffnung haben, in der eine der Rollen aufgenommen ist. Vorzugsweise sind die Oberflächen der Rollen aus einem Material hergestellt, das eine höhere Korrosionsbeständigkeit als Stahl hat, beispielsweise Nickel-Chrome, um Korrosionsprobleme zu verringern.
Es folgt nun eine detaillierte, sich auf die beiliegenden Zeichnungen beziehende Beschreibung eines Scheibenbremssystems, das beispielhaft für die Erfindung ist.
In den Figuren ist
1 eine Vorderansicht des ersten gezeigten Systems;
2 ein Querschnitt des ersten gezeigten Systems entlang der gebrochenen Linie A-A in 1;
3 eine Vorderansicht des zweiten gezeigten Systems;
4 ein Querschnitt des Systems des zweiten gezeigten Systems entlang der gebrochenen Linie A-A in 3;
5 eine Perspektivansicht eines Rollers und einer Blattfeder ist, die einen Teil des dritten gezeigten Systems bilden, und
6 eine Vorderansicht eines Teils des dritten gezeigten Systems, die Roller und Feder aus 5 zeigt.
Das erste gezeigte Scheibenbremssystem 10 der 1 und 2 ist für das Rad eines Fahrzeugs bestimmt. Das System 10 umfasst eine Nabe 12, auf der das Rad montiert werden kann, und zwei ringförmige Bremsscheiben 14. Die Nabe 12 ist drehbar um eine zentrale Mittelachse 22 montiert, und die Scheiben 14 sind parallel zueinander auf der Nabe 12 drehbar mit dieser montiert. Die Scheiben 14 sind jedoch auf der Nabe 12 in eine Richtung parallel zur Achse 22 verschiebbar. Das System 10 umfasst ferner vier Reibbeläge 16 (2), die die Scheiben 14 durch Anliegen an seitliche Oberflächen der Scheiben abbremsen. Die Reibbeläge 16 sind an drei Grundplatten 18 befestigt, wobei sich eine Grundplatte 18a zwischen den Scheiben 14 und die andere auf den der Platte 18a abgewandten Seiten der Scheiben 14 befindet. An der Mittelplatte 18a sind an beiden Seiten Reibbeläge 16 befestigt. Die Bremsbeläge 16 und die Grundplatten 18 sind in 1 nicht gezeigt.
Um eine relative Drehbewegung zwischen der Nabe 12 und den Scheiben 14 zu verhindern, jedoch eine relative Bewegung parallel zur zentralen Drehachse 22 zu ermöglichen, haben die Nabe und die Scheiben ineinandergreifende Oberflächenmerkmale. Insbesondere weist die Nabe 12 axial verlaufende Kerben 28 auf, die an ihrer äußeren Oberfläche gebildet sind, auf der die Scheiben 14 montiert sind. Die Kerben 28 sind in Gruppen angeordnet, so dass drei 75°-Bögen 24 der äußeren Oberfläche der Nabe 12 die Kerben 28 haben, wobei die Bögen 24 durch drei 45°-Bögen 26 getrennt werden, die keine Kerben haben und von der Scheibe 14 beabstandet sind. Die Kerben 28 greifen axial gleitend in sich nach innen erstreckende Zähne 30 auf entsprechenden Bögen 32 der inneren Oberfläche der Scheiben 14.
Das System 10 umfasst ferner mehrere elastische Kraftapplikatoren, die zwischen der Nabe 12 und den Scheiben 14 montiert sind. Diese Kraftapplikatoren sind durch drei Blattfedern 34 gebildet, die entlang dem Umfang der Nabe 12 verteilt sind. Eine der Blattfedern 34 ist an jedem der kerbenlosen Bögen 26 der Nabe 12 befestigt. Die Blattfedern 34 sind daher in gleichen Abständen um die zentrale Drehachse 22 herum angeordnet. Jede Blattfeder 34 ist im Umfangsmittelpunkt des Abschnitts 26 der äußeren Oberfläche der Nabe 12 befestigt, an die sie mon tiert ist, so dass die Feder 34 tangential zur Nabe 12 verläuft, wenn die Scheibe 14 nicht auf der Nabe 12 montiert ist. Die Federn 34 werden jedoch durch die vorhandenen Scheiben 14 derart verformt, dass jede elastisch auf eine der Scheiben 14 an den Umfangsenden der Federn 34 drückt. Die Blattfedern 34 sind im Allgemeinen rechtwinkelige Stücke aus Federstahl und haben eine Dicke von 0,25– 0,3 mm. Jede der Blattfedern 34 ist durch eine zentrale Schraube 36 an der Nabe 12 befestigt. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann es mehr als drei Blattfedern 34 geben. Die Federn 34 üben radiale Kräfte auf die Scheiben 14 aus.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen haben die Blattfedern 34 einen Vorsprung, der in eine Fassung in der Nabe 12 geklemmt ist, um die Federn an der Nabe zu befestigen.
Wird das Scheibenbremssystem 10 in einem Fahrzeug montiert, so ist eine der zwei äußeren Grundplatten 18 fest montiert, die andere äußere Grundplatte 18 und die mittlere Grundplatte 18a sind zum Gleiten in eine Richtung parallel zur Achse 22 montiert. Um das Fahrzeug abzubremsen, wird die bewegbare äußere Grundplatte 18 auf die Scheibe 14 zu bewegt, so dass ihr Belag 16 auf die benachbarte Scheibe 14 drückt. Dies führt dazu, dass die Scheibe 14 auf der Nabe 12 gleitet, so dass die Scheibe auf einen der Beläge 16 der mittleren Grundplatte 18a drückt. Dies führt dazu, dass die mittlere Grundplatte 18a auf der Nabe 12 gleitet, so dass ihr anderer Belag 16 auf die andere Scheibe 14 drückt. Dies führt dazu, dass die andere Scheibe 14 solange auf der Nabe 12 gleitet, bis sie gegen den Belag 16 der fest montierten Grundplatte 18 drückt. Reibungskräfte zwischen den Belägen 16 und den Scheiben 14 bremsen dann die Nabe 12 und danach das an ihr montierte Rad ab. Während der Gleitbewegung der Scheiben 14 steuern die von den Blattfedern 34 ausgeübten Kräfte die Bewegung, halten die Scheibe konzentrisch relativ zur Achse 22, verhindern Kippen und Rasseln.
Das zweite gezeigte Scheibenbremssystem 40 der 3 und 4 entspricht im Allgemeinen dem System 10, mit Ausnahme des im Folgenden Beschriebenen, und es werden dieselben Bezugszeichen für ähnliche Teile verwendet. Das System 40 umfasst eine Nabe 12 und zwei Bremsscheiben 14. Die Nabe 12 ist drehbar um eine zentrale Drehachse 22 montiert, und die Scheiben 14 sind parallel zueinander auf der Nabe 12 drehbar mit dieser montiert. Die Scheiben 14 sind jedoch auf der Nabe 12 in eine Richtung parallel zur Achse 22 verschiebbar.
Das System 40 unterscheidet sich von dem System 10 in der Gestaltung seiner Nabe 12, in der Form der Verbindung zwischen seiner Nabe 12 und seinen Scheiben 14, und durch vier, an Stelle von drei Kraftapplikatoren in Form von Blattfedern 34, die auf der Nabe 12 durch Schrauben 36 montiert sind. Insbesondere sind die Kerben 28 und Zähne 30 des Systems 10 nicht vorhanden. Stattdessen sind in der inneren Oberfläche jeder Scheibe 14 vier konkave Ausnehmungen 42 ausgebildet, die um die Achse 22 herum gleichmäßig beabstandet sind, wobei der Querschnitt der Ausnehmungen 42 im Wesentlichen halbrund ist; und die äußere Oberfläche der Nabe 12 ist mit vier entsprechenden konkaven Ausnehmungen 44 gebildet, die derart angeordnet sind, dass jede Ausnehmung 44 mit einer der Ausnehmungen 42 derart zusammenwirken kann, dass ein zylindrischer Raum gebildet wird.
Das System 40 umfasst ferner vier axial verlaufende zylindrische Rollen 46 aus Nickel-Chrom. Die Rollen 46 sind zwischen den Scheiben 14 und der Nabe 12 gehalten. Jede Rolle 46 ist in den zylindrischen Räumen aufgenommen, von denen jeweils einer in jeder Scheibe 14 durch eine der Ausnehmungen 44 der Nabe 12 und durch zwei der Ausnehmungen 42 gebildet ist. Die Rollen 46 sind daher in gleichen Abständen um die zentrale Drehachse 22 herum angeordnet. Die Scheiben 14 stehen mit den Rollen 46 axial gleitend in Eingriff und können axial relativ zu der Nabe 12 gleiten. Die Rollen 46 übertragen eine Antriebskraft zwischen der Nabe 12 und den Scheiben 14.
Die vier Blattfedern 34 des Systems 40 sind durch die Schrauben 36 an den Umfangsmittelpunkten der Abschnitte 48 der äußeren Oberflächen der 12 Nabe befestigt, die zwischen den Rollen 46 liegen. Jede Feder 34 verläuft tangential zur Nabe 12, wenn die Scheiben 14 nicht auf der Nabe 12 montiert sind. Sind die Scheiben 14 jedoch auf der Nabe 12 montiert, dann werden die Federn so verbogen, dass sie radiale Kräfte auf die Scheiben 14 ausüben können. Nur eine der Blattfedern 34 ist in den 3 und 4 gezeigt.
Das dritte gezeigte Scheibenbremssystem 60 der 5 und 6 ist dem System 40 ähnlich, mit Ausnahme des unten Beschriebenen, und es werden dieselben Bezugszeichen für dieselben Teile verwendet. Das System 60 umfasst eine Nabe 12 und zwei Scheiben 14 (nur eine Scheibe 14 ist gezeigt). Die Nabe 12 und die Scheiben 14 haben jeweils Ausnehmungen 42 und 44, in denen Rollen 46 aufgenommen sind. Das System 60 unterscheidet sich von dem System 40 jedoch da hingehend, dass seine Kraftapplikatoren durch vier Blattfedern 62 gebildet sind, die anders angeordnet und anders gestaltet sind als die Federn 34.
Jede der Blattfedern 62 besteht aus einem Federstahlblech, das 0,25–0,3 mm dick und mit Ausnahme von Laschen 64, die über die Enden der Nabe 12 gebogen werden, um die Feder 62 an der Nabe zu befestigen, im Wesentlichen rechtwinkelig ist. Jede Feder 62 wird über eine der Rollen 46 positioniert, wobei die Rolle 46 in einer Öffnung 66 durch die Feder 62 hindurch aufgenommen ist.

Claims

Baugruppe aus Scheibe und Nabe für ein Scheibenbremssystem (10; 40; 60) mit einer Nabe (12) und einer Scheibe (14), wobei die Nabe um eine zentrale Drehachse (22) drehbar montiert ist und die Scheibe so auf der Nabe montiert ist, daß sie sich mit ihr dreht, wobei die Scheibe (14) auf der Nabe (12) in einer Richtung parallel zur zentralen Drehachse (22) verschiebbar ist, wobei das System ferner mehrere Blattfedern (34; 62) enthält, die am Umfang um die Nabe (12) herum verteilt sind und so wirken, daß sie radial gerichtete Kräfte auf die Scheibe (14) ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blattfeder (34; 62) an der Außenfläche der Nabe (12) befestigt ist und die Federn (34; 62) so angeordnet sind, daß sie tangential zu der Nabe (12) verlaufen, wenn die Scheibe (14) nicht auf der Nabe montiert ist, durch Vorhandensein der Scheibe (14) jedoch verformt werden.
Baugruppe aus Scheibe und Nabe für ein Scheibenbremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (34; 62) im wesentlichen in gleichen Abständen um die zentrale Drehachse (22) herum angeordnet sind.
Baugruppe aus Scheibe und Nabe für ein Scheibenbremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (12) und die Scheibe (14) ineinandergreifende Oberflächenmerkmale (28, 30) haben, die eine relative Drehbewegung zwischen der Nabe und der Scheibe verhindern, eine Relativbewegung parallel zur zentralen Drehachse (22) jedoch zulassen, wobei Abstände zwischen den ineinandergreifenden Oberflächenmerkmalen vorhanden sind, in denen die Blattfedern (34) montiert sind.
Baugruppe aus Scheibe und Nabe für ein Scheibenbremssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Oberflächenmerkmale axial verlaufende Kerben (28) auf der Außenfläche der Nabe (12) und Zähne (30) umfassen, die von der Innenfläche der Scheibe (14) abstehen.
Baugruppe aus Scheibe und Nabe für ein Scheibenbremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Scheibe (14) und die Außenfläche der Nabe (12) mit Ausnehmungen (42, 44) ausge bildet sind, in denen mehrere axial verlaufende Rollen (46) gehalten sind, wobei die Rollen dazu dienen, Rotationsantrieb zwischen der Nabe und der Scheibe zu übertragen, wobei die Scheibe axial auf den Rollen und somit relativ zu der Nabe verschiebbar ist.
Baugruppe aus Scheibe und Nabe für ein Scheibenbremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (34) zwischen den Rollen (46) um die Nabe (12) herum angeordnet sind.
Baugruppe aus Scheibe und Nabe für ein Scheibenbremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Blattfedern (62) eine Öffnung (66) haben, in denen eine der Rollen (46) aufgenommen ist.
Baugruppe aus Scheibe und Nabe für ein Scheibenbremssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (46) Oberflächen aus einem Material haben, dessen Korrosionsbeständigkeit höher als die von Stahl ist.