DE7637230U1

DE7637230U1 - Auf reibschluss ansprechende vorrichtung wie scheibenbremse oder scheibenkupplung

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Publication number: DE7637230U1
Application number: DE7637230U
Authority: DE
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1977-05-12
Also published as: US4049084A; JPS5266456A; FR2333161A1

Description

D-8000 München5, 26. Nov. 1976

Catä O. i&xzjE&z _Γ , f.

PatentanwSHa ErhardtstraSe 8 " |'

Telefon (089) 24 06 75 _n

International Harvester Company, Chicago

Auf Reibschluß ansprechende Vorrichtung, wie Scheibenbremse oder Scheibenkupplung

Die Neuerung betrifft eine auf Reibschluß ansprechende Vorrichtung, wie Scheibenbremse oder Scheibenkupplung, die in | einem Kühlflüssigkeit enthaltenden Gehäuse angeordnet ist | und aus einer mit Reibbelag versehenen Kernplatte besteht, | die außer einer kerbverzahnten Mittelöffnung mehrere Durch- |.

fluß- und Entlüfungslöcher aufweist. I

Auf Reibschluß ansprechende Vorrichtungen werden in der Technik | .vielfach verwendet. So sind die meisten landwirtschaftlichen | und industriellen Schlepper mit innenseitig der Laufräder an- | geordneten Bremsen für die Hinterachse ausgerüstet. In Aus- | führung als Scheibenbremse wirken sie in einem Ölbad, welches | zugleich die Quelle für die am Schlepper vorhandenen hydraulisch zu betreibenden Aggregate ist und als Schmiermittel für das Differential dient. Diese Bremsvorrichtungen verwenden einen ringförmigen Kolben, über den auf eine Scheibe Druck ausgeübt wird, die kerbverzahnt auf der Antriebswelle eines Planetenradgetriebes befestigt ist. Die gegenüberliegende Seite der Scheibe liegt gegen einen ortsfesten äußeren Scheibenring an, mit dem sie während des Bremsvorganges in Berührung ist. Die Bremse befindet sich in einem Flüssigkeitsbad, welches eine ausreichende Kühlung der Bremsscheibe gewährleistet. Die beiden Seiten der Scheibe können zur Erzeugung

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eines Reibschlusses mit einer mikroskopisch porösen papierähnlichen Bekleidung versehen sein.

Durch die Bremsvorgänge wird die Scheibenbekleidung allmählich abgetragen, sie verschleißt. Ist die Bekleidung vollständig verschlissen, wird die Scheibe zwischen den Flächen einer Andruckscheibe eingeklemmt, die durch den

_r^_n_förmigen Kolben und die Druckplatte oder einem äußeren Scheibenring unter Druck steht. Wegen des Verschleißes der Bekleidung kann nunmehr ein Kontakt von Metall auf Metall entstehen, was zu Beschädigungen der Kontaktflächen Anlaß geben kann. Der zu weit vorgeschrittene Verschleiß der Bekleidungsschicht wird vom Fahrer zu spät und erst dann bemerkt, wenn bereite eine Beschädigung der Metallteile erfolgt ist. Die dann vom Kühlmittelstrom mitgerissenen Metallteilchen gelangen in Filter, in die Pumpe und auch in die Kolbenabdichtungen und führen dort zu weiteren Beschädigungen.

Es sind bereits Warnvorrichtungen bekannt, welche die Abnützung an Bremspolstern von Scheibenbremsen der üblichen Trockenbauart anzeigen. Bei einer Ausführung dieser Art ist ein metallisches Flötenrohr mit der rückseitigen Platte des Polsters rechtwinklig zur Oberfläche des Bremsrotors verbunden. Nachdem das Polster zum Teil verschlissen ist, berührt die Flöte den Rotor und läßt ein hörbares Signal ertönen. Diese Warnanlage kann nicht bei Bremsvorrichtungen verwendet werden, die hydraulisch gekühlt werden, da die hierbei frei kommenden Metallteilchen die Hydraulikanlage beschädigen würden.

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Die Neuerung hat sich dagegen die Aufgabe gestellt, eine in Flüssigkeit angeordnete Brems- oder Kupplungsscheibe mit einer Warnvorrichtung zu versehen, die anzeigt, daß die Reibfläche bis zu einem gefährdenden Zustand verschlissen ist. Von einer solchen Warnvorrichtung soll verlangt werden, daß sie keine Metallteilchen freikommen und in die Kühlflüssigkeit gelangen läßt, daß sie ein vernehmbar lautes Geräusch ertönen läßt, welches der Fahrer trotz der Fahrzeuggeräusche hören können muß, daß es die Bremswirksamkeit nicht beeinträchtigt, sowie leicht herstellbar und wenig kostspielig ist.

Eine Vorrichtung, die diesen Anforderungen entspricht, zeichnet sich gemäß der Neuerung dadurch aus, daß der Reibbelag aus einer auf die Kernplatte aufgebrachten Reibschicht, deren statischer Reibungskoeffizient klein ist gegenüber ihrem dynamischen Reibungskoeffizient, und einer hierauf aufgebrachten weiteren Reibschicht besteht, deren statischer Reibungskoeffizient ähnlich ihrem dynamischen Reibungskoeffizient ist.

Das Warngeräusch ertönt dann wegen der Differenz zwischen den statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten, wenn nach Verschleiß der weiteren, nämlich der äußeren Reibschicht Reißbschluß mit der inneren Reibschicht erfolgt. Die das Warngeräusch erzeugende Reibschicht kann in Bezug auf die primär wirkende Reibschicht, aber auch in Bezug auf die Kernplatte verschiedenartig angeordnet und ausgebildet sein, wie sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ergibt.

In jedem Fall liegen zwei Reibschichten mit unterschiedlichen Eigenschaften vor. Die zunächst zur Wirkung kommende Reibschicht ist ausschließlich unter dem Gesichtspunkt

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eines wirksamen Reib- oder Bremseffektes ausgewählt, also unter Beachtung, daß sich der statische und der dynamische Reibungskoeffizient möglichst gleichen. Die weitere, als Warnvorrichtung wirkende Reibschicht soll ein vernehmbares Geräusch ertönen lassen, weshalb deren statischer und deren dynamischer Reibungskoeffizient in ihren Werten weiter auseinander liegen.

Anhand der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele wird die Neuerung nachfolgend näher erläutert. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Axial-Querschnitt durch eine Scheibenbremse,

Fig. 2, 3j 4 Ansichten verschiedener Ausführungen einer in der Bremse gemäß Fig. 1 zur Verwendung kommenden Reibscheibe,

eine Reibscheibe gemäß Linie 5 5 in Fig. 2,

Fig. 6 ein in größerem Maßstab gehaltener Querschnitt durch eine Reibscheibe gemäß Linie 6-6 in Fig. 4,

Fig. 7 eine Ansicht eines Ausschnittes einer Reibscheibe anderer Ausführung,

Fig. 8 ein Querschnitt durch eine Reibscheibe längs Linie 8-8 in Fig. 7,

Fig. 9 eine Ansicht eines Ausschnittes einer Reibscheibe anderer Ausführung,

Fig. Io ein Querschnitt durch eine Reibscheibe längs Linie Io Io in Fig. 9,

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* 1 * ί

?ig._ 11 ein Querschnitt durch eine Reibscheibe

anderer Ausführung.

Die in Fig. 1 wiedergegebene, allgemein mit Io bezeichnete \ Bremsvorrichtung hat die Aufgabe, bei entsprechender Betätigung eine in einem Lager 14 eines Gehäuses 16 drehbar gelagerte Antriebswelle 12 im Umlauf zu hemmen oder sia zum Stillstand zu bringen. Das Gehäuse kann aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein. Die Bremsvorrichtung enthält eine Bremsscheibe 2o, die beidseitig mit einer nachfolgend näher erläuterten Belagschicht versehen ist. Sie besteht aus einer kreisrunden flachen Platte, deren mittleres Loch 34 kerbzahnartige Ausnehmungen hat, über welche die Verbindung mit der Welle 12 erfolgt.

Wie sich beispielsweise aus Fig. 5 ergibt, besteht die Bremsscheibe aus einer Kernplatte 18, deren beide Seiten mit einer Doppelschicht bedeckt sind. Diese Doppelschicht besteht aus einer außenliegenden Reibschicht 22 mikroskopisch poröser papierähnlicher Ausbildung und einer darunter liegenden zusätzlichen Reibschicht 24 aus einem Werkstoff, der bei Reibung ein Geräusch ertönen läßt. Der Durchmesser der Bremsscheibe 2o entspricht in etwa dem Durchmesser der Andrückscheibe 26, der seinerseits angenähert dem Außendurchmesser des äußeren Scheibearinges 3o entspricht.

Im Bereich zwischen der mittleren öffnung 34 und einem mit dem Belagmaterial versehenen äußeren Ringstreifen weist die Bremsseheibe mehrere, sich achsparallel erstreckende öffnungen 32 auf. Durch diese öffnungen kann Flüssigkeit bis hinter die Bremsscheibe hindurchströmen. Gleichzeitig dienen diese öffnungen zur Gewichtsverminderung.

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Die innenseitig der Bremsscheibe angeordnete Andrückscheibe 26 ist in Axialrichtung der Welle 12 im Gehäuse 16 beweglich angeordnet. Sie hat beidseitig flache Oberflächen, über die der Bremsscheibe zugewandte Fläche erfolgt der Reibkontakt mit der ihr gegenüberliegenden Belagschicht 22. Gegen die andere Fläche kann ein kreisringförmiger Andrückkolben 36 zur Anlage kommen. Die Andrückscheibe 26 ist mit drei innenliegenden, nicht dargestellten Ansät-sen versehen, welche zu drei im Gehäuse 16 vorgesehenen Rillen ausgerichtet sind, über diese in den Rillen geführten Ansätze kann die Andrückscheibe 26 parallel zur Antriebswelle 12 bei Verlagerung des Andrückkolbens 36 verschoben und dadurch eine Umlaufbewegung dieser Scheibe um die Welle 12 verhindert werden. Der Andrückkolben ist in einer im Gehäuse vorgesehenen kreisringförmigen Druckkammer 44 angeordnet, in der er abgedichtet verschiebbar ist. In üblicher Weise ist die Kammer 44 an eine Druckflüssigkeit führende, die Bremsvorrichtung betätigende Leitung und an eine Abflußleitung angeschlossen.

Die Neuerung betrifft die Ausbildung der vorzugsweise beidseitig auf die Bremsscheibe 2o aufgebrachten Belagschicht. Einige der möglichen Ausführungsformen sind in der Zeichnung wiedergegeben. Zunächst sei nachfolgend die in Fig. 2 und .5 veranschaulichte Ausführung näher erläutert.

Auf die beiden Seiten der Kcrnplatte 18 ist vorzugsweise in Form eines flachen, durchgehenden Kreisringes längs des Außenrandes der Platte mittels eines geeigneten Bindemittels, .die Reibschicht 24, aufgebracht. Diese Schicht ist verhältnismäßig dünn und kann beispielsweise eine Stärke von 5/¹⁰⁰⁰ bis o,25cm haben. Der hierfür verwendete Werkstoff ist unter dem Gesichtspunkt gewählt, eine Resonanz zu erzeugen, die ein hörbares Geräusch ergibt, wenn er sich im Betrieb unter

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• I I ' ι ι

Druck befindet, wie dies bei einem Bremsvorgang der ._ Pall ist.

Geräuscherzeugendes Reibmaterial ist normalerweise zur Verwendung in Bremsvorrichtungen nicht erwünscht. Immer war man bestrebt, einen Werkstoff zu verwenden, der eine geräuschfreie, ruhige Bremsbetätigung gewährleistet. Geräusche werden bei normalen Bremskräften im Reibmaterial erst dann erzeugt, wenn die statischen und die dynamischen Reibungskräfte des Werkstoffes weit voneinander entfernt liegen. Wenn die statischen und dynamischen Koeffizienten dichter beieinander liegen, wird das Reibmaterial weniger geräuschvoll, da weniger Resonanz erzeugt wird. Das in der zusätzlichen Reibschicht vorzugsweise verwendete Material ist deshalb verhältnismäßig geräuschvoll, weil es einen hohen statischen und einen tiefen dynamischen Koeffizienten hat.

Die auf die Kernplatte aufgebrachte Reibschicht 24 ist überdeckt durch die primär wirkende Reibschicht 22. Auch diese äußere Bedeckungsschicht kann als fääche, durchgehende, um den Außenrand der Kernplatte ringförmig verlaufende Schicht von gleicher Breite, wie die darunter liegende Schicht 24 ausgebildet sein, doch ist sie mehrere Male dicker als die Schicht 24. Sie besteht aus mikroskopisch porösem, papierähnlichem Werkstoff von guter Hitzebeständigkeit und ^chleißfestigkeit. Sie hat verhältnismäßig dicht liegende Werte der statischen und dynamischen Reibkoeffizienten. Ein solcher Werkstoff verhält sich im Betrieb im allgemeinen ruhig.

In die Reibschicht 22 können Rillen 46 eingearbeitet sein, durch die Flüssigkeit zirkulieren und die Bremsflächen

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kühlen kann. Bevorzugt ist ein horizontaler und vertikaler Verlauf dieser Rillen, wie es die Figuren zeigen; doch ist auch ein anderer Rillenverlauf denkbar, und es können auch ungerillte flächen benutzt werden.

Wenn die eigentliche Reibschicht 22 durch Kontakt mit der Andrückscheibe 26 und dem äuße:· -an Scheibenring 3o verschlissen ist, erlangt die zusätzliche,innere Reibschicht 24 entweder mit der Andrückscheibe 26 oder mit dem äußeren Scheibenring 3o Berührung. Erfolgt dieser Kontakts entsteht ain frequenzabhängiges Geräusch, das von den Charakteristiken des Werkstoffes der innenliegenden, zusätzlichen Reibschicht 24 abhängig ist. Das von dieser Schicht ausgesandte Geräusch ist umso lauter, je mehr die äußere Reibschicht 22 verschlissen ist. Dieses vom Fahrer wahrzunehmende Geräusch veranlaßt ihn dann, das Fahrzeug einer entsprechenden Reparatur der Bremse zu unterziehen.

Die zusätzliche innere Reibschicht hat, wie auch das Material der äußeren Reibschicht, Bremseigenschaften, Selbst dann, wenn die innere Reibschicht verhältnismäßig dünn ist₃ vermittelt sie ausreichende Hilfe, das Fahrzeug solange fahrbereit zu halten, bis eine Reparaturwerkstatt erreicht ist.

Wegen der faserigen Struktur des zur Verwendung gelangenden Reibmaterials ist weder das Material der äußeren noch der inneren Reibschicht schädlich für den hydraulischen Fluß, wie dies der Fall ist, wenn beim Verschleiß Metallteilchen frei werden.

Die innere zusätzliche Reibschicht kann auf sehr unterschiedliche Weise angeordnet sein. Einige Beispiele sind

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in den Fig. 3, 4, 6 und 7 bis 11 veranschaulicht. ff

Es hat sich gezeigt, daß schon bei Freigabe eines kleinen |

Betrages der zusätzlichen Reibschicht 24 ein hörbares |

Signal erzeugt wird. So kann diese Schicht, wie Fig. 3 I

zeigt, in auf Abstand verbleibenden Segmenten, oder, 1

wie Fig. 4 zeigt, in auf Abstand angeordneten, kreis- §

förmigen Scheiben vorhanden sein. Die Segmentabschnitte |

22, 24 können einander abwechseln oder sie wei'den, wie ξ

auch die kreisförmigen Scheiben von der Reibschicht 22 ί

überdeckt, die in der bevorzugten Ausführung gemäß Fig. 2 |

als fortlaufender flacher Kreisring ausgebildet ist. 1

Die Bwischenräume zwischen Sen kreisförmigen Scheiben der |

innen liegenden Schicht können dabei durch Füllmaterial 5o |

ausgefüllt sein, wie in Fig. 6 veranschaulicht. Dieses I

Füllmaterial kann entweder aus dem Werkstoff der außen j

liegenden Reibschicht 22 oder aus einer unbestimmten wei- i

teren Art von Reibmäfeeriäi bestehen. Auch kann ein solches | Füllmaterial bei der Ausi'ünrung nach Kig. ^ aazu Demrczt
werden, die zwischen den Segmenten der inneren Reibschicht
24 verbleibenden Zwischenräume auszufüllen.

Die Ausführung gemäß Fig. 7 entspricht weitgehend der Bauart nach Fig. 2 bis 4, mit dem Unterschied, daß die Reibschicht 22 unmittelbar auf die Kernplatte 18 aufgebracht
ist, während die zusätzliche Reibschicht 24 als kreisringförmiges Band zwischen dem inneren Rand der außen liegenden
Bedeckungsschicht 22 und dem Mittelpunkt der Reibpiatte an
dieser befestigt ist. Aus der Querschnittsdarstellung der
Fig. 8 ist diese Ausführung deutlich ersichtlich. Die Reibschicht 22 ist hierbei dicker als die Reibschicht 24 und
bedeckt letztere auch nicht. Die Reibschicht 24 kommt erst
dann in Berührung mit den hier nicht gezeigten gegenwirkenden Gliedern, nachdem die Reibschicht 22 bis zu einer ge-

- Io

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-Io - //

wissen Tiefe abgerieben, also verschlissen ist.

Es kann sich die erst nach einem gewissen Verschleiß der Reibschicht 22 zur Wirkung kommende Reibschicht 24 auch in einer öffnung der unmittelbar auf die Kernplatte 18 aufgebrachten Reibschicht 22 befinden, wie dies Fig. 9 und Io zeigen. Die Reibschicht 24 liegt gleichfalls unmittelbar auf der Kernplatte auf, ist aber dünner als die sie an Stärke übertreffende Reibschicht 22 und kommt folglich erst dann zur Wirkung, wenn die Reibschicht 22 etwa bis auf die Stärke der Schicht 24 abgenutzt ist. Es kann aber die Kernplatte an den Stellen der aufzunehmenden Reib schicht 24 auch mit durchgehenden Löchern versehen sein, in denen je ein Scheibenpflog 52 des zusätzlich zur Wirkung kommenden Reibmaterials aufgenommen ist. Dieser Pflog hat eine größere Stärke als die Kernplatte, aber eine geringere Stärke als die beidseitig mit neuwertigen Reibschichten 22 bedeckte Kernplatte_? so daß er in Axialrich-•H»r\cr f*T»o-i lia-wocrl ή c.\\ \ st¹. .

Statt kreisförmiger Scheiben kann die zusätzlich zur Wirkung kommende' Reibschicht auch in der Ausführung als Rhombus oder in Form von Quadraten, Bändern, Dreiecken usw. zur Verwendung kommen, in bevorzugter Ausführugg jedoch in geschlossener Ringform auf der Kernplatte aufgebracht sein, da auf diese Weise örtliche Ungenauigkeiten und Fehler, wie Abbröekelungen der Reibschieht 22 ausgeglichen werden; auch ist diese Auftragsweise am billigsten zu verwirklichen.

Wie beimBremsscheiben kann von dem beschriebenen doppelten Reibbelag auch bei Kupplungsscheiben Gebrauch gemacht werden, beispielsweise bei Kupplungen, die notwendig sind, um ein Treibrad mit der oder den Ausgangswellen kraftschlüssig zu verbinden, um z.B. Laufräder eines Fahrzeuges anzutreiben.

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Das in feucht gewordenen Kupplungen verwendete Reibma^terial verhält sich ähnlich wie das in Bremsvorrichtungen benutzte Reibmaterial, so daß die in Fig. 2 wiedergegebene Ausführung sowohl für eine Naßkupplung, wie auch für eine Scheibenbremse verwendbar ist. Wenn dem Fahrer durch ein sich einstellendes Geräusch erkennbar gemacht wird, daß der Reibbelag der Kupplung stark verschlissen ist, kann er nachCdieser Warnung, bevor größere Schäden entstehen, auf kürzestem Wege eine Reparaturwerkstatt anfahren. Dieses auf den Grad der Abnutzung ansprechende Warnsystem kann auch bei anderen der Abnutzung unterliegenden Vorrichtungen verwendet werden, so beispielsweise bei Bremsseheibenpflogs, die zur Kontaktgabe mit dem Rotor in einer Trockenbremsanlage dienen.

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Claims

1. Auf Reibschluß ansprechende Vorrichtung_} wie Scheibenbremse oder Scheibenkupplung, die in einem Kühlflüssigkeit enthaltenden Gehäuse angeordnet ist und aus einer mit Reibbelag versehenen Kernplatte besteht, die außer einer kerbverzahnten

' Mittelöffnung mehrere Durchfluß- und Entlüftungslöcher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag aus einer auf die Kernplatte (18) aufgebrachten Reibschicht (2*1), deren statischer Reibungskoeffizient klein ist gegenüber ihrem dynamischen Reibungskoeffizient, und einer hierauf aufgebrachten weiteren ,Reibschicht (22) besteht, deren statischer Reibungskoeffizient ähnlich ihrem dynamischen Reibungskoeffizient ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Verschleiß der Reibschicht (22) bei Reibschluß mit der inneren Reibschicht (24) wegen der Differenz zwischen den statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten ein Warngeräusch ertönt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibmaterial der Reibschicht (24) einen statischen Reibungskoeffizient von o,2o bis o,3o und einen dynamischen Reibungskoeffizient von o,o4 bis o,15 hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Reibschicht (24) als flaches, dünnes, endloses ringförmiges Band am Außenrand der Kernplatte angeordnet ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_s daß die innere Reibschicht (24) in Form von dünnen runden Scheiben auf Abstand voneinander unter der äußeren Reibschicht (22) auf der Kernplatte befestigt ist.

6. Vorrichtung naca Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Reibschicht in einem die mit der Reibschicht (22) bedeckte Komplette (l8) axial durchdringenden Loch in Form eines darin frei beweglichen Scheibenpflogs (52) angeordnet ist, dessen Stärke in Axialrichtung kleiner als die Gesamtstärke der neuwertigen Scheibe, aber größer als die Stärke der Kernplatte ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstärke der auf die Kernplatte (l8) aufgebrachten Reibschicht (24) geringer ist als die Ausgangsstärke der hierauf aufgebrachten weiteren weiteren Reibschicht (22).

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