DE9414032U1

DE9414032U1 - Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse

Info

Publication number: DE9414032U1
Application number: DE19949414032
Authority: DE
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2004-08-31

Description

lG-72 683 30. August 1994

Lucas Industries p.I.e.
KOP-94 001

Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse

Die Erfindung betrifft eine Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse mit einem Schwimmsattel, der einen eine Bremsscheibe überbrückenden Brückenabschnitt aufweist, und wenigstens zwei Bremsbacken, die beidseits der Bremsscheibe einander zumindest im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind und je einen Reibbelag aufweisen, wobei der eine Bremsbacken direkt durch eine Betätigungsvorrichtung und der andere Bremsbacken indirekt durch eine im wesentlichen radial von dem Brückenabschnitt des Schwimmsattels wegragende Abstützung betätigbar ist. Teilbelagscheibenbremsen der genannten Art werden normalerweise hydraulisch betätigt, sie können jedoch auch hydraulisch und mechanisch betätigbar sein, wobei dann üblicherweise die hydraulische Betätigung für Betriebsbremsungen und die mechanische Betätigung für Feststellbremsungen eines Fahrzeugs vorgesehen ist.

Bei Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremsen der genannten Art tritt das Problem auf, daß sowohl im unbetätigten Zustand als auch bei Bremsbetätigungen mit geringem Druck, insbesondere in einem Bereich von weniger als 20 bar, unerwünschte Bremsgeräusche auftreten können. Diese Geräusche liegen in einem Frequenzbereich von etwa 200 Hz bis etwa 500 Hz und haben hauptsächlich eine Frequenz von etwa 300 Hz, sind also relativ niedrigfrequent. Bei höherem Bremsdruck treten die geschilderten Bremsgeräusche im allgemeinen nicht mehr auf. Es wird vermutet, daß eine Ursache für die niedrigfrequenten Bremsgeräusche darin zu suchen ist, daß die Achse des Schwimmsattels, entlang derer dieser bei einer Bremsbetätigung verschoben wird, nicht exakt parallel zur Drehachse der Bremsscheibe verläuft.

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Hierzu kann es insbesondere durch das Gewicht des Schwimmsattels selbst sowie zusätzlicher mechanischer Betätigungsteile kommen, wie sie für eine mechanische Bremsbetätigung erforderlich sind. Diese Betätigungsteile, die auf derselben Seite der Bremse wie ein für die hydraulische Betätigung notwendiger Betätigungskolben angeordnet sind, können den Schwerpunkt des Schwimmsattels in einen Bereich verlagern, der außerhalb des Überdeckungsbereiches von Führungen, z.B. Führungsbolzen und deren Gleitbahnen innerhalb des Bremsträgers liegt. Der Schwimmsattel neigt dann dazu, sich innerhalb des durch sein Führungsspiel gegebenen Freiraumes schräg zu stellen.

Eine solche Schrägstellung kann aber auch durch die Kraft hervorgerufen werden, die bei einer mechanischen Bremsbetätigung durch einen Seilzug auf die Bremse übertragen wird.

Die Schrägstellung zwischen Schwimmsattel und Bremsscheibe führt dazu, daß die Ebenen der Reibflächen der Reibbeläge nicht mehr parallel zur entsprechenden Bremsscheibenoberfläche verlaufen.

Es ist bekannt, beispielsweise aus der DE 29 25 785 Al oder der GB 2 012 896 A, die Rückseite einer Belagträgerplatte eines indirekt, d.h. über den Schwimmsattel, betätigten Bremsbacken mit einem Absatz oder einer Rippe zu versehen oder diese Rückseite in einem radial äußeren Bereich abzuschrägen, um bei sehr hohen Bremsdrücken, wie sie beispielsweise beim Abbremsen eines Fahrzeugs aus sehr hoher Geschwindigkeit auftreten können, einen einseitigen Reibbelagverschleiß zu verhindern, der dadurch entsteht, daß der Schwimmsattel sich bei großen durch ihn übertragenen Kräften etwas aufweitet und somit der radial äußere Bereich der Reibfläche des indirekt betätigten Bremsbacken stärker an die Bremsscheibe gepreßt wird als der radial innere Bereich der Reibfläche. Die Abschrägung der Rückseite der Belagträgerplatte bzw. die auf der Rückseite vorhandene Rippe oder ähnliches sollen einen Drehpunkt bzw.

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eine Drehlinie schaffen, um die die Teile des Schwimmsattels, die zur Betätigung an der Rückseite des Bremsbackens angreifen, sich drehen können. Auf diese Weise soll ein gleichmäßig flächiger Andruck des indirekt betätigten Reibbelags auch bei hohen Bremsdrücken gewährleistet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse der eingangs genannten Gattung bereitzustellen, bei der die zuvor genannten, insbesondere im Zusammenhang mit niedrigen Bremsdrücken auftretenden, niedrigfrequenten Bremsgeräusche nicht mehr, jedenfalls aber in geringerem Maß als bisher, auftreten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß ausgehend von einer gattungsgemäßen Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse dadurch gelöst, daß der dem Brückenabschnitt des Schwimmsattels radial nähere Rand der Reibfläche jedes Reibbelags im unbetätigten Zustand der Bremse einen größeren Abstand von der Bremsscheibe hat als der vom Brückenabschnitt radial weiter entfernte Rand der Reibfläche. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß durch eine solchermaßen leicht "schräge" Einbaulage der Reibbeläge die störenden niedrigfrequenten Bremsgeräusche wirkungsvoll unterdrückt werden. Obwohl sich erfindungsgemäß die vom Brückenabschnitt des Schwimmsattels radial weiter entfernten Bereiche der Reibfläche bei einer Bremsbetätigung zuerst an die sich drehende Bremsscheibe anlegen, kommt es zu keinem signifikant erhöhten Verschleiß dieser Reibflächenbereiche, da sich die Reibfläche bei verschleißintensiven Bremsungen mit entsprechend höheren Bremsdrücken aufgrund der dann bereits stattfindenden Aufweitung des Schwimmsattels vollflächig an die Bremsscheibe anlegt.

Die geschilderte, leicht schräge Einbaulage der Reibflächen läßt sich auf verschiedene Weise erreichen. Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse sind die Belagträgerplatten, auf denen je ein Reibbelag befestigt ist, so ausgeführt, daß sie in Radialrichtung zum Brückenabschnitt hin dünner werden. Jede Belagträgerplatte kann dabei kontinuierlich

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dünner werden, dies kann jedoch auch stufenweise erfolgen. Die Reibbeläge sind bei solchen Ausführungsformen von herkömmlicher Art, d.h. sie sind überall zumindest im wesentlichen gleich dick.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse wird der Reibbelag in Radialrichtung zum Brückenabschnitt hin kontinuierlich dünner. Die Belagträgerplatte ist bei einer solchen Ausführungsform überall im wesentlichen gleich dick. Die Materialzusammensetzung des Reibbelags ist dabei vorteilhaft so gewählt, daß der Reibbelag vom Brückenabschnitt weg härter wird, so daß die sich erfindungsgemäß zuerst an die Bremsscheibe anlegenden Reibflächenbereiche weniger schnell verschleißen.

Bevorzugt weist die Belagträgerplatte auf ihrer Rückseite einen erhöhten Absatz auf, der vom Brückenabschnitt radial zumindest im wesentlichen weiter entfernt ist als die Mittellängsachse eines Betätigungskolbens. Dieser Absatz führt dazu, daß die dem Brückenabschnitt radial näheren Bereiche der Reibfläche auch bei hohen Bremsdrücken nicht überlastet werden. Das Maß der Erhöhung des Absatzes auf der Rückseite der Belagträgerplatte liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,15 mm bis etwa 0,25 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schei benbremse ist der Beginn des erhöhten Absatzes bezüglich der Mittellängsachse des Betätigungskolbens radial um ungefähr 2 mm vom Brückenabschnitt des Schwimmsattels weg verschoben.

Besonders bevorzugt ist der Angriffspunkt der Bremsbetätigungskraft am Bremsbacken bezüglich der Mittellängsachse des Betätigungskolbens in Radialrichtung vom Brückenabschnitt des Schwimmsattels weg versetzt. Ein solchermaßen versetzter Kraftangriffspunkt wirkt sich sowohl bei niedrigen Bremsdrücken im Sinne eines geräuscharmen Schwingungsverhaltens als auch bei hohen Bremsdrücken im Sinne einer gleichmäßig belasteten Reibfläche vorteilhaft aus.

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Erfindungsgemäß sind die Bremsbacken auf beiden Seiten der Bremsscheibe als Gleichteile ausgeführt, was neben einer kostengünstigen Herstellung und einer vereinfachten Lagerhaltung auch eine Nachrüstung ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse ,

Fig. 2 die Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse aus Fig. 1 in einer um 90° gedrehten Seitenansicht, und

Fig. 3 einen Teil der Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte und allgemein mit 10 bezeichnete Scheibenbremse ist einer Bremsscheibe 12 zugeordnet und hat einen Bremsträger 14, an dem ein hier einstückiger Schwimmsattel 16 parallel zur nicht dargestellten Drehachse der Bremsscheibe 12 verschiebbar geführt ist. Die verschiebbare Anordnung des Schwimmsattels 16 auf nicht gezeigten Führungsbolzen ist von bekannter, herkömmlicher Art und wird deshalb im folgenden nicht näher beschrieben.

Der Schwimmsattel 16 hat einen die Bremsscheibe 12 überspannenden Brückenabschnitt 17 und umgreift zwei Bremsbacken 18, die an je einer Seite der Bremsscheibe 12 angeordnet sind. Jeder der Bremsbacken 18 weist eine starre Belagträgerplatte 20 und einen darauf beispielsweise durch Verkleben befestigten Reibbelag 22 mit einer Reibfläche 2 3 auf. Die Bremsbacken 18 lassen sich, nachdem der eine der Führungsbolzen gelöst und der Schwimmsattel um den anderen Führungsbolzen geschwenkt worden ist, mitsamt den an dem Bremskolben 18 befestigten Niederhaltefedern 24 zum Auswechseln entnehmen.

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Zum Anpressen des inneren, in Fig. 1 rechten Bremsbackens 18 an die Bremsscheibe 12 ist eine üblicherweise hydraulische Betätigungsvorrichtung 26 vorhanden. Die Betätigungsvorrichtung 26 hat einen Kolben 28, der eine Mittellängsachse A aufweist und der sich durch den bei einer Betätigung erzeugten Druck in Fig. 1 nach links verschiebt und so über ein Zwischenglied 3 0 den inneren Bremsbacken 18 gegen die Bremsscheibe 12 drückt. Beim Andrücken des inneren Bremsbackens 18 an die Bremsscheibe 12 entstehen Reaktionskräfte, die den Schwimmsattel 16 verschieben, so daß der an ihm abgestützte äußere, in Fig. 1 linke Bremsbacken 18 ebenfalls gegen die Bremsscheibe 12 gepreßt wird.

Die Belagträgerplatten 20 beider Bremsbacken 18 weisen auf ihrer Rückseite, d.h. auf ihrer von der Bremsscheibe 12 abgewandten Seite, je einen stufenförmigen Absatz 32 auf (siehe insbesondere Fig. 3), der sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel über die gesamte Breite der Rückseite jeder Belagträgerplatte 20 erstreckt (siehe Fig. 2) und dessen Höhe etwa 0,2 mm beträgt.

Bezüglich der Drehachse der Bremsscheibe 12 ist jeder Absatz auf einem radial inneren Bereich der zugehörigen Belagträgerplatte 20 angeordnet. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der stufenförmige Absatz 32 in Richtung auf die Drehachse der Bremsscheibe 12 gesehen erst unterhalb der Mittellängsachse A des Kolbens 28 beginnt, d.h. daß der Absatz 3 2 im wesentlichen radial innerhalb eines Kreises liegt, dessen Mittelpunkt sich auf der Drehachse der Bremsscheibe 12 befindet und dessen Radius durch den Abstand zwischen der Bremsscheibendrehachse und der Mittellängsachse A des Kolbens 28 gegeben ist. Beim dargestellten Ausführungsbespiel beträgt der Abstand zwischen der Mittellängsachse A und dem Beginn des stufenförmigen Absatzes 3 2 etwa 2 mm.

Die wie soeben beschrieben ausgebildeten Absätze 32 haben zweierlei Wirkung: Zum einen führen die stufenförmigen Absätze 32 dazu, daß die beiden Bremsbacken 18 im unbetätigten Zustand der

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Bremse eine gewisse Schrägstellung zur Oberfläche der Bremsscheibe 12 einnehmen (siehe Fig. 1 und Fig. 3), d.h. der radial innere Rand jeder Reibfläche 23 ist der Bremsscheibe 12 näher als deren radial äußerer Rand. In den Figuren ist die genannte Schrägstellung der Bremsbacken 18 der Deutlichkeit halber übertrieben dargestellt. In Wirklichkeit ist die Schrägstellung mit dem bloßen Auge kaum wahrnehmbar.

Zum anderen sind durch die stufenförmigen Absätze 32 die Punkte, an denen im Falle einer Bremsung die Bremsbetatigungskraft in die Bremsbacken 18 eingeleitet wird, nach unten verschoben, d.h. in Richtung auf die Drehachse der Bremsscheibe 12. In Fig. 1 ist gut zu erkennen, daß radial gesehen weder der Kolben 2 8 noch zwei als Abstützung für den äußeren Bremsbacken 18 dienende, einstückig mit dem Schwimmsattel 16 verbundene und sich von dessen Brückenabschnitt 17 rechtwinklig und im wesentlichen radial nach innen erstreckende Brückenfinger 34 in der Mitte des zugehörigen Bremsbackens 18 bzw. seiner Belagträgerplatte 20 angreifen, sondern vielmehr an einer radial inneren Stelle.

Die geschilderte Ausführung und Anordnung der beiden Bremsbacken 18 hat zur Folge, daß sich bei einer Betätigung der Bremse zunächst - beginnend mit der radial inneren Kante der Reibfläche 23 eines Reibbelags 22 - die radial inneren Reibflächenbereiche jedes Reibbelags 22 an die Bremsscheibe 12 anlegen. Bei einer schwachen Bremsung und demzufolge geringem Hydraulikdruck - bis etwa 20 bar - werden somit hauptsächlich die radial inneren Bereiche der Reibflächen 23 an die Bremsscheibe 12 gepreßt. Geräusche in einem Frequenzbereich von etwa 200 Hz bis etwa 500 Hz, insbesondere um 300 Hz, treten dabei nicht auf.

Wird stärker gebremst, so legen sich mit zunehmendem Hydraulikdruck auch die radial äußeren Reibflächenbereiche jedes Reibbelags 22 an die Bremsscheibe 12 an, bis eine im Hinblick auf eine optimale Verzögerung erwünschte vollflächige Anlage der Reibflächen 2 3 an der Bremsscheibe 12 erreicht ist. Eine Über-

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lastung der radial inneren Bereiche der Reibflächen 23 findet auch bei einer starken Bremsung nicht statt, da die bei großen übertragenen Kräften erfolgende Aufbiegung bzw. Aufweitung des Schwimmsattels 16 in Verbindung mit den wie beschrieben leicht schräg angeordneten Bremsbacken 18 zu einem in Radialrichtung gleichmäßigen Andruck derselben führt.

Die beschriebenen Bremsbacken 18 mit dem auf der Rückseite ihrer Belagträgerplatte 2 0 angeordneten Absatz 32 erfordern an herkömmlichen Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremsen keinerlei Modifikation, so daß die Bremsbacken 18 auch ohne weiteres nachgerüstet werden könnten. Ferner handelt es sich bei den Bremsbacken 18 um Gleichteile, d.h. es sind keine unterschiedlichen Bremsbacken für den inneren bzw. den äußeren Bremsbacken 18 notwendig.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Scheibenbremse 10 eine Bremsscheibe 12, deren radial äußerer Rand vom Schwimmsattel 16 umgriffen wird. Als Bezugspunkt wurde bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Drehachse der Bremsscheibe 12 gewählt. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung ebenso an Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremsen zum Einsatz kommen kann, die eine ringförmige Bremsscheibe aufweisen, deren radial innerer Rand vom Schwimmsattel umgriffen wird. Bei einer solchen Ausführungsform kehrt sich gegenüber dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Anordnung der Bremsbacken im wesentlichen um, d.h. der bezüglich der Bremsscheibendrehachse radial innere Rand der Reibfläche jedes Reibbelags hat im unbetätigten Zustand der Bremse einen größeren Abstand von der Bremsscheibe als der radial äußere Rand der Reibfläche.

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Claims

lG-72 683 30. August 1994 Lucas Industries p.I.e. KOP-94 001 Schutzansprüche

1. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse (10) mit einem Schwimmsattel (16), der einen eine Bremsscheibe (12) überbrückenden Brückenabschnitt (17) aufweist, und wenigstens zwei Bremsbacken (18), die beidseits der Bremsscheibe (12) einander zumindest im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind und je einen Reibbelag (22) aufweisen, wobei der eine Bremsbacken (18) direkt durch eine Betätigungsvorrichtung (26) und der andere Bremsbacken (18) indirekt durch eine im wesentlichen radial von dem Brückenabschnitt (17) des Schwimmsattels (16) wegragende Abstützung (34) betätigbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß

der dem Brückenabschnitt (17) des Schwimmsattels (16) radial nähere Rand der Reibfläche (23) jedes Reibbelags (22) im unbetätigten Zustand der Bremse einen größeren Abstand von der Bremsscheibe (12) hat als der vom Brückenabschnitt (17) radial weiter entfernte Rand der Reibfläche (23).

2. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Belagträgerplatte (20), auf der der Reibbelag (22) befestigt ist, in Radialrichtung zum Brückenabschnitt (17) hin dünner wird.

3. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Reibbelag in Radialrichtung zum Brückenabschnitt (17) hin kontinuierlich dünner wird.

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Lucas Industries p.I.e. KOP-94 001

4. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Belagträgerplatte (20) auf ihrer Rückseite einen erhöhten Absatz (32) aufweist, der vom Brückenabschnitt (17) radial zumindest im wesentlichen weiter entfernt ist, als die Mittellängsachse (A) eines Betätigungskolbens (28).

5. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

das Maß der Erhöhung des Absatzes (32) auf der Rückseite der Belagträgerplatte (20) im Bereich von etwa 0,15 mm bis etwa 0,25 mm liegt.

6. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

der Beginn des erhöhten Absatzes (32) bezüglich der Mittellängsachse (A) des Betätigungskolbens (28) radial um ungefähr 2 mm vom Brückenabschnitt (17) weg versetzt ist.

7. Schwimmsattel-Teilbelagscheibenbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Angriffspunkt der Bremsbetätigungskraft am Bremsbacken (18) bezüglich der Mittellängsachse (A) des Betätigungskolbens (28) in Radialrichtung vom Brückenabschnitt (17) des Schwimmsattels (16) weg versetzt ist.