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Gebiet der
Technik
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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Anbringung von Reibungsbelägen an Grundplatten,
wie dieselben bei Fahrzeug- oder
anderen Maschinenbremssystemen, Kupplungsmechanismen oder anderen
Mechanismen verwendet werden können,
wo Reibungsbeläge
an eine Grundplatte, eine Scheibe oder eine Bremsbacke angebracht
werden sollen.
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Zu
den Zwecken dieser Beschreibung wird hauptsächlich auf die Anbringung eines
Reibungsbelagmaterials an Fußplatten
von Bremsbacken für Fahrzeuge
Bezug genommen, insbesondere Hochleistungsfahrzeuge, wie beispielsweise
Busse, Lastwagen und Anhänger,
die aufgrund des Gewichts derselben und des Geländes, in dem sie eventuell wirksam
sein müssen,
eine sichere Anbringung der Reibungsbeläge an den Bremsbacken aufweisen müssen, um
eine Bremsfunktionsstörung
und die aus derselben resultierenden Folgen zu vermeiden. Die Erfindung
ist auch auf andere Fahrzeuge, wie beispielsweise Automobile, Motorräder, Züge, eine Off-Road-Ausrüstung, eine
Erdbewegungsausrüstung,
Aufzüge
und Flugzeugbremssysteme, und Kupplungsmechanismen, wo zutreffend,
sowie eine andere Maschinerie anwendbar, bei der Brems- oder Kupplungsmechanismen
notwendig sein können.
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Hintergrund
der Technik
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Herkömmliche
Anbringungen zwischen Reibungsbelägen und Grundplatten, wie beispielsweise zwischen
Bremsbelägen
und Fußplatten
bei Bremsbacken betrafen die Verwendung von Nieten, die die Beläge mit den
Grundplatten koppeln. Die Köpfe
der Nieten auf der Belagseite der Anbringung sind in ausgenommenen
Löchern
aufgenommen und erhalten eine Anbringung bis zu einer derartigen
Zeit bei, wenn die Reibungsbeläge
sich zu einem Ausmaß abnutzen,
daß die
Nietenköpfe
und eine zugeordnete Bremsoberfläche,
wie beispielsweise eine Oberfläche
einer Bremstrommel oder Bremsscheibe, ausreichend nahe werden, um
eine Auswechslung der Reibungsbeläge zu erfordern. Ein gut bekanntes
Problem bei derartigen Anbringungen besteht darin, daß es einen
Aufbau von Körnungsmaterial
in den Ausnehmungen für
die Nieten gibt, der als ein Ergebnis der Reibehandlung der Beläge gegen
die zugeordnete Bremsoberfläche
ein Scheuern oder eine andere Beschädigung an der Bremsoberfläche bewirkt,
was von Zeit zu Zeit eine Bearbeitungwartung erfordert, um die Beschädigung an
der Bremstrommel oder -scheibe zu reparieren. Um zusätzlich die
Beläge
sicher an den Grundplatten (Fußplatten)
anzubringen, ist häufig
eine spezialisierte Ausrüstung
erforderlich und eine beträchtliche
Anzahl von Nieten kann erforderlich sein, was den Aufwand sowohl
bei Teilen als auch einer Arbeit bei einem Herstellen und Warten der
Bremse, Kupplung oder äquivalenten
Komponente erhöht.
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Es
ist auch eine alternative Anbringung bekannt, wobei ein direktes
Bonden bzw. Verbinden der Beläge
mit den Grundplatten ohne die Notwendigkeit für Nieten verwendet wird und
Heiß-
oder Kalt-Verbindungsmittel verwendet werden, die aufgrund der Fortschritte
bei einer Verbindungsmitteltechnologie eine zuverlässige Anbringung
in den meisten Instanzen ermöglicht
haben. Bei einigen schweren Hochleistungsanwendungen jedoch, wie
beispielsweise Bremssysteme für
Lastwagen, Anhänger
und insbesondere Busse, bei denen Sicherheitsfaktoren besonders
wesentlich sind, gibt es wahrgenommene Probleme in bezug auf eine
Lösung
der Reibungsbelege (Bremsbeläge)
von den Grundplatten (Bremsfüßen), und
obwohl Bremsausfälle,
die aus derartigen Lösungen
resultieren, sehr selten sind, gibt es eine gewisse Besorgnis seitens
Lastwagen- und Busbetreibern, gebondete bzw. verbundene Bremsbeläge bei einigen
harten Dienstanwendungen zu verwenden. Die wahrscheinliche Hauptursache
einer Bremsenfunktionsstörung
bei Verbindungs- bzw. Bondtechniken besteht darin, daß, wenn
ein Bremsbelag abgenutzt wird und als ein Ergebnis dünner, Wärme, die
während
extremen Bremsbetrieben erzeugt wird, schneller zu der Grenzfläche zwischen
dem Belag und der Grundplatte geleitet wird, wodurch das Heiß- oder Kalt-Verbindungsmittel
zu dem Ausmaß nachteilig
beeinflußt
werden kann, daß die
Verbindungshandlung desselben zusammenbricht und sich der Belag
von der Grundplatte trennt.
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In
der Vergangenheit wurde vorgeschlagen, eine Anbringung zwischen
einem Reibungsbelag und einer Grundplatte bereitzustellen, bei der
der Belag an der Grundplatte durch eines oder mehrere Klemmelemente
geklemmt ist, die an der Grundplatte angebracht sind und mit einer
oder mehreren zugeordneten Rillen in dem Belag auf eine derartige
Weise zusammenarbeiten, um zu verhindern, daß der Belag von der Grundplatte
gelöst
wird.
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Eine
derartige Anbringung ist in der australischen Patentbeschreibung
Nr. 149358 mit dem Titel „Improvements
in or Relating to a Clutch or Brake Mechanism" und sich beziehend auf ein Patent offenbart,
das an Hans Rangvald Amundsen erteilt wurde (hierin im folgenden
als das Amundsen-Patent bezeichnet). Derartige Vorschläge betrafen
jedoch die Verwendung von Schlüsselelementen,
die sich vollständig über die
Grundplatte erstrecken, wie es die zugeordneten Rillen in dem Belag
tun, was somit zu der Möglichkeit
führt,
daß sich
der Belag unter bestimmten Umständen
lateral von, oder sogar weg von der Grundplatte bewegt.
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Die
US-A-2,541,979 bezieht sich auf Reibungsbremsen und – kupplungen.
Dieselbe offenbart einen Brems- oder Kupplungsmechanismus, der einen
Reibungsbelag und eine Grundplatte aufweist. Der Belag ist an der
Grundplatte durch eine Mehrzahl von Schlüsselelementen angebracht, die
abnehmbar an der Grundplatte angebracht sind und mit der Mehrzahl
von zugeordneten Ausnehmungen in dem Belag auf eine derartige Weise
zusammenarbeiten, um zu verhindern, daß der Belag von der Grundplatte gelöst wird.
Die Ausnehmungen sind in der Seite des Belags gebildet, die an die
Grundplatte anstößt, und enden
kurz vor der anderen Seite des Belags. Die Ausnehmungen erstrecken
sich von einer Kante der Grundplatte zu der anderen.
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Die
US-A-5,255,762 bezieht sich auf eine Bremsbackenanordnung, die mechanisch
lösbare Reibungsbauglieder
aufweist. Jedes Reibungsbauglied weist eine Platte mit einer Mehrzahl
von Öffnungen
auf. Diese mit Öffnungen
versehene Platte weist eine erste Oberfläche, die an eine Befestigungsoberfläche an einem
Bremsbackenbauglied anstößt, und eine
zweite Oberfläche
gegenüberliegend
zu der ersten mit einem Reibungsmaterial oder einem -belag auf,
der an derselben befestigt ist. Die mit Öffnungen versehene Platte ist
lösbar
an der Befestigungsoberfläche
durch Befestigungsvorrichtungen befestigt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anbringung
zwischen einem Reibungsbelag und einer Grundplatte zu schaffen,
die die obigen Probleme bei bekannten genieteten, gebondeten oder
Schlüssel-und-Rillen-Anbringungen, und
insbesondere im Hinblick auf das letztere eine jegliche Möglichkeit
eliminiert oder zumindest minimiert, daß es eine relative laterale
Bewegung zu einem jeglichen großen
Ausmaß zwischen
dem Belag und der Grundplatte gibt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Anbringung zwischen einem Reibungsbelagmaterial und
einer Grundplatte bereitgestellt, bei der der Belag an der Grundplatte
durch eine Mehrzahl von Schlüsselelementen
angebracht ist, die an der Grundplatte angebracht sind und mit der
Mehrzahl von zugeordneten Ausnehmungen in dem Belag auf eine derartige
Weise zusammenarbeiten, um zu verhindern, daß der Belag von der Grundplatte
gelöst wird,
wobei die Ausnehmungen in der Seite des Belags gebildet sind, die
an die Grundplatte anstößt, und
kurz vor der anderen Seite des Belags enden, wobei die Wand zumindest
einer Ausnehmung das zugeordnete Schlüsselelement derselben vollständig umgibt
und durch dasselbe in Eingriff genommen ist und/oder sich zumindest
zwei Ausnehmungen von gegenüberliegenden
Kanten des Belags und teilweise über
den Belag erstrecken, wobei die inneren Enden der Ausnehmungen Anstoßeinrichtungen
bilden, gegen die die zugeordneten Schlüsselelemente Eingriff nehmen,
und wodurch es in jedem Fall keine oder ein begrenztes Maß an relativer
Bewegung zwischen dem Belag und der Grundplatte in eine jegliche Richtung
gibt.
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Vorzugsweise
sind einige der peripheren Kanten des Schlüsselelements konzipiert, um
eine Keilform aufzuweisen, und die Kanten ihrer zugeordneten Ausnehmungen
sind entsprechend geformt, wodurch ein größerer Kontaktquerschnittsbereich geschaffen
wird, was zu einem besseren Halten des Belags im Vergleich zu herkömmlichen
Befestigungsverfahren führt,
wobei ferner aufgrund eines Unterschieds der Ausdehnungkoeffizienten
zwischen dem Material des Schlüsselelements
und dem Material des Reibungsbelags der Betrag eines Klemmens zwischen
dem Schlüsselelement
und dem Reibungsbelag um so größer ist
und der Reibungsbelag gegen die Grundplatte um so fester gezogen
wird, je höher die
Temperatur, bei der die Anbringung wirksam ist, ist.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
sind zumindest einige der Schlüsselelemente
länglich
und in entsprechend länglichen
Rillen aufgenommen und zumindest eines dieser Schlüsselelemente
und die zugeordnete Rille desselben erstreckt sich lediglich teilweise über die
Grenzfläche
zwischen der Grundplatte und dem Reibungsbelag von einer Seite derselben
und öffnet
sich durch diese Seite, und zumindest ein anderes dieser Schlüsselelemente
und eine zugeordnete Rille erstreckt sich ebenfalls nur teilweise über die
Grenzfläche
von der anderen Seite derselben und öffnet sich durch diese Seite.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist zumindest eines der Schlüsselelemente
ein geeignet geformtes Element, das in einer Ausnehmung aufgenommen
ist, die sich vollständig
innerhalb des Reibungsbelagmaterials befindet.
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Vorzugsweise
sind die Schlüsselelemente an
der Grundplatte durch Schrauben, Bolzen oder Nieten angebracht,
die sich durch Öffnungen
in der Grundplatte hindurch und in die Schlüsselelemente hinein erstrecken,
nachdem der Belag an der Grundplatte positioniert wurde.
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Bei
noch einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann die Anbringung
durch eine Kombination von Schrauben, Bolzen oder Nieten und ein
Bonden bzw. Verbinden oder ein Kleben gebildet sein.
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Bei
noch einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel können die
Schlüsselelemente
zu der Zeit eines Formens der Beläge in das Belagmaterial geformt
werden.
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Möglicherweise
kann auch ein Verbindungsmittel zwischen dem Belag und der Grundplatte
bereitgestellt sein, um die Anbringung des Belags an der Platte
zu verbessern.
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Die
Erfindung betrifft die Kombination eines Reibungsbelags, der zumindest
eine Ausnehmung und ein Schlüsselelement
zu einer Zuordnung mit derselben aufweist, wie es oben definiert
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Zwei
bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung und mehrere Variationen derselben werden nun mit Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine teilweise auseinandergezogene perspektivische
Ansicht von unten einer typischen Bremsbacke ist, die das erste
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung umfaßt.
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2 eine Draufsicht von oben
eines Schlüsselelements
ist, das bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel von 1 verwendet wird.
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3 ein Endaufriß des Schlüsselelements von 2 ist,
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4 eine perspektivische Ansicht
von oben des Schlüsselelements
von 2 ist, und
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5 eine perspektivische Ansicht
von unten des Schüsselelements
von 2 ist.
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Beste Modi
zum Ausführen
der Erfindung
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Diese
bevorzugten Ausführungsbeispiele der
Erfindung beziehen sich auf eine Bremsbacke für ein Fahrzeug, wobei die Backe
eine bogenförmige Konfiguration
aufweist, um mit der inneren Bremsoberfläche einer zylinderförmigen Bremstrommel
zusammenzuarbeiten.
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Bei
dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die Bremsbacke, die als 10 bezeichnet ist, einen
bogenförmig
geformten länglichen
Bremsfuß 11 auf,
auf den in diesem Fall ein Paar von bogenförmig geformten Bremsbelagsegmenten 12 aufgebracht
sind. Die radial innere Seite der Bremsbacke 11 trägt ein Paar
von Backenstegen 14, die sich entlang der Länge und über die
Enden des Bremsfußes
hinaus erstrecken und in einer parallelen Beziehung beabstandet
sind und ferner Öffnungen 15 durch
dieselben bei jedem Ende zu einer Anbringung an Bremsbetätigungsmechanismen
aufweisen, wie es bei Fahrzeugbremssystemen herkömmlich ist. Bis zu diesem Punkt
ist die beschriebene Bremsbacke von einem herkömmlichen Typ und bis zu dem
in der Vergangenheit die Bremsbelagssegmente entweder an den Bremsfuß genietet
oder gebondet werden, wie es vorhergehend erörtert ist.
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Gemäß diesem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird von der Verwendung einer Mehrzahl von Nieten,
um jeweilige Bremsbelagssegmente 12 direkt an der Bremsbacke
anzubringen, abgegangen und an Stelle dessen werden längliche
Schlüsselelemente 16 gestempelt,
gepreßt, profilgewalzt
oder anderweitig aus einer flachen Metallplatte gebildet. Bei diesem
Beispiel sind sechs derartige Elemente für jedes Belagssegment vorgesehen
(drei an jeder lateralen Seite desselben) und sind unter Verwendung
einer einzigen selbstschneidenden Schraube 17 für jedes
Schlüsselelement
befestigt, nicht wie das Amundsen-Patent, bei dem zwei Bolzen erforderlich
sind. Ebenfalls nicht wie das Amundsen-Patent, erstrecken sich die Schlüsselelemente
lediglich teilweise über
die Breite des Bremsfußes
und arbeiten in einer Schlüsselhandlung
mit zugeordneten Rillen 18 zusammen, die entsprechend teilweise über die
innere Seite der jeweiligen Belagssegmente gebildet sind. Bei diesem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Schlüsselelemente 16 von
einer keilförmigen
Konfiguration, die sich nach innen zu dem Bremsfuß 11 hin
verjüngt,
und die Rillen 18 sind zusammenpassend geformt, um eine
Lösung
der Belagssegmente von dem Bremsfuß wirksam zu verhindern. Die
Belagssegmente, die mit Schlüsselelementen
versehen sind, sind an dem Bremsfuß in Position plaziert, wonach
die selbstschneidenden Schrauben 17 durch Öffnungen 19 in dem
Bremsfuß 11 hindurch
und in eine gewindemäßige Ineingriffnahme
mit entsprechenden Löchern 20 in
den Schlüsselelementen
eingebracht werden, die zu einem Aufnehmen von geeigneten selbstschneidenden
Schrauben gestanzt oder anderweitig gebildet sein können. Alternativ
können
die Löcher 20 Gewindelöcher sein,
die in massiven Schlüsselelementen
gebildet sind, und die selbstschneidenden Schrauben durch Bolzen
ersetzt sein. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie oben darauf
Bezug genommen ist, sind die Schlüsselelemente keilförmig, das
heißt
die Peripherie 16a derselben ist geneigt, typischerweise
mit einem Winkel von 45°,
und die Peripherien der zugeordneten Ausnehmungen derselben sind
entsprechend geneigt, dessen Wirkung darin besteht, daß eine größere Kontaktquerschnittsfläche geschaffen
ist, was zu einem besseren Halten des Belags im Vergleich zu herkömmlichen Befestigungsverfahren
führt,
und ferner aufgrund des Unterschieds der Ausdehnungskoeffizienten
zwischen dem Material des Schlüsselelements
und dem Material der Bremsbelagssegmente der Betrag eines Klemmens
zwischen den Schlüsselelementen
und den Belagssegmenten um so größer wird
und die Belagssegmente gegen die Bremsbacke um so fester gezogen
werden, je höher
die Temperatur, unter der das Bremssystem wirksam ist, ist. Eine
derartige Wirkung ist mit den T-förmigen Schlüsselelementen des Amundsen-Patents
nicht möglich,
während
es zusätzlich
wahrscheinlich ist, daß die
relativ dünnen Flansche,
die die T-förmigen
Rillen innerhalb des Belags des Amundsen-Patents definieren, unter
Druck brechen. Zu den Zwecken dieses bevorzugten Ausführungsbeispieles
kann der Bremsfuß 11 ferner
ein herkömmlicher
Bremsfuß sein,
der zwei lateral beabstandete Öffnungen 19 aufweist,
die normalerweise Nieten gemäß einer
normalen Praxis aufnehmen würden,
aber es wurde bei einem Testen von bestehenden Bremssystemen unter
Verwendung der vorliegenden Erfindung herausgefunden, daß lediglich eine
Befestigungsschraube 17 erforderlich ist und somit die
zusätzliche Öffnung nicht
erforderlich ist. In dem Fall von Bremsfüßen, die spezifisch für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, wird die zusätzliche Öffnung 19 nicht
erforderlich sein.
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Berechnungen
haben gezeigt, daß die
Fläche
der zusammenarbeitenden Oberflächen
zwischen den Schlüsselelementen 16 und
den Rillen 18 erheblich höher sein wird, als dieselbe,
die durch die normale Anzahl von Nieten bereitgestellt ist, die
verwendet werden, um Belagssegmente bei herkömmlichen Belagsanbringungen
anzubringen. Die optimale Anzahl von Schlüsselelementen und der Einrichtungen
zu einem Befestigen derselben, wie beispielsweise die selbstschneidenden
Schrauben 17 oder Bolzen, werden letztlich durch die Anwendung,
physische Charakteristika des Reibungsbelags und die Scherfestigkeit
der Befestigungseinrichtung bestimmt.
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Die
vorliegende Erfindung widersteht einer lateralen Bewegung der Belagselemente,
da dieselbe die Verwendung von Rillen betrifft, die lediglich teilweise über die
innere Seite der jeweiligen Belagssegmente von einer Seite und der
anderen gebildet sind, und die Schlüsselelemente von beiden Seiten eingebracht
sind, wodurch außer
einem Verhindern einer Bewegung der Belagselemente entlang der Länge des
Bremsfußes
ferner verhindert wird, daß die
Belagssegmente sich lateral von dem Bremsfuß bewegen.
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Zusätzlich kann
die Anbringung zwischen den Belagssegmenten 12 und dem
Bremsfuß durch ein
Bereitstellen eines Verbindungsmittels (entweder ein Heiß- oder
ein Kalt-Bonden) zwischen der Grenzfläche zwischen den Belagssegmenten
und dem Bremsfuß verbessert
werden.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die Enden der Schlüsselelemente 16 als halbkreisförmige Formen
gebildet, um mit den halbkreisförmigen
inneren Enden der zugeordneten Rillen 18 zusammenzupassen,
die sich aus einem keilförmigen
kreisförmigen
Fräswerkzeug
ergeben würden,
was eine der zweckmäßigsten
Weisen eines Bildens der keilförmigen
Rillen 18 ist. Alternativ können die inneren Enden der
Schlüsselelemente
und der zugeordneten Rille wie bei den äußeren Enden derselben lediglich
quadratisch sein. In dem Fall von massiven Schlüsselelementen können dieselben zum
Beispiel aus hochfestem Messing geschaffen sein, während bei
einem noch weiteren alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung
der Großteil
der Länge
der Schlüsselelemente
von einer Länge
einer zweckmäßiger gebildeten
Extrusion geschnitten sein kann, um längliche rechteckige Schlüsselelemente zu
bilden, und falls die halbkreisförmigen
Enden derselben erforderlich sind, könnten diese durch getrennt
gebildete geformte Kunststoffteile bereitgestellt sein.
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Die
Länge der
Schlüsselelemente 16 und
der zugeordneten Rillen 18, die sich lateral von jeder
Seite der Bremsbacke erstrecken, können an jeder Seite der Bremsbacke
variieren und können
derart sein, daß eines
an einer Seite das benachbarte an der anderen Seite überlappen
kann, wobei so der Widerstand gegen eine Trennung des Belags entlang
der Länge
des Bremsfußes
verbessert wird.
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Die
Schlüsselelemente
können
andere Formen aufweisen, wie beispielsweise quadratisch, rechteckig,
hexagonal oder andere polygonale Formen und können geeignet gerändelt, genutet
oder anderweitig gebildet sein, um das Klemmen derselben an dem
Reibungsmaterial zu erhöhen.
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Die
Schlüsselelemente
jeglicher der obigen Ausführungsbeispiele
können
aus Stahl, Metallegierungen, Kunststoffen oder anderen geeigneten
Zusammensetzungen gebildet sein.