EP3308048A1

EP3308048A1 - Anordnung von reibbelagelementen in bremsbelägen zur erhöhung einer kontaktkraft zwischen den reibbelagelementen bei bremsbetätigung

Info

Publication number: EP3308048A1
Application number: EP16720092.2A
Authority: EP
Inventors: Matthias Niessner; Maik Schlauss
Original assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2018-04-18
Also published as: RU2017142609A3; JP2018517107A; RU2716306C2; CN108138874A; WO2016198206A1; US20180328432A1; RU2017142609A; HK1256694A1; ZA201708187B; DE102015109033A1; JP6693015B2; CN108138874B

Abstract

Um einen Bremsbelag für eine Scheibenbremse eines Fahrzeuges mit einer Trägerplatte und mehreren beweglich zur Trägerplatte angeordneten Reibbelagelementen derart weiter zu verbessern, dass ein Bremsenquietschen weitestgehend vermieden werden kann und gleichzeitig einem zusätzlichen Verschleiß aufgrund von winterbedingtem Eis und abrasiven Partikeln entgegengewirkt wird, wird vorgeschlagen, ein Federsystem zwischen Trägerplatte und den Reibbelagelementen derart auszubilden, dass bei Bremsbetätigung und aufgrund einer daraus resultierenden Belaganpresskraft auf die Reibbelagelemente eine Kontaktkraft zwischen mindestens zwei benachbarten Reibbelagelementen erhöht wird.

Description

Anordnung von Reibbelagelementen in Bremsbelägen zur Erhöhung einer Kontaktkraft zwischen den Reibbelagelementen bei Bremsbetätigung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Bremsbelag, insbesondere für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs, mit einer Trägerplatte und mehreren auf der Trägerplatte beweglich angeordneten Reibbelagelementen. Dabei sind die Reibbelagelemente derart auf der Trägerplatte angeordnet, dass bei Bremsbetätigung die Reibbelagelemente mit einer ersten Seitenfläche an eine Bremsscheibe der Scheibenbremse anpressbar sind bzw. an die Bremsscheibe angepresst werden. Zur flexiblen Lagerung der Reibbelagelemente ist zwischen der Trägerplatte und den Reibbelagelementen mindestens ein Federsystem angeordnet.

Bremsbeläge für Scheibenbremsen von Fahrzeugen weisen üblicherweise eine Trägerplatte, beispielsweise aus Stahl sowie einen auf der Trägerplatte angeordneten Reibbelag auf. Der Reibbelag kann dabei beispielsweise aufgepresst sowie anderweitig mit der Trägerplatte verbunden sein. Dabei muss die Verbindung zwischen der Trägerplatte und dem Reibbelag den bei Bremsbetätigung auftretenden Kräften, insbesondere den Querkräften sowie den infolge von Schwingungsbeanspruchungen auftretenden Kräften, standhalten.

Das Reibmaterial für Bremsbeläge für Schienenfahrzeuge, insbesondere Hochgeschwindigkeitszüge, wird oft aus Sintermaterial gefertigt. Die Temperaturen der Reibpaarung zwischen Bremsbelag und der Bremsscheibe erreichen bei derartigen hochbelasteten Bremsen häufig mehr als 600 Grad Celsius, was eine Verwendung herkömmlicher Kautschuk-basierter Bremsbeläge schwierig bis nicht möglich macht. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung auf der Bremsscheibe sind die Bremsbeläge oft aus mehreren Reibbelagelementen aufgebaut, die jeweils einzeln oder in Gruppen angeordnet und teilweise flexibel auf der Trägerplatte des Bremsbelags gelagert sind. Stand der Technik

Moderne Sinterbremsbeläge für Schienenfahrzeuge zeichnen sich durch einen mehrteiligen Aufbau aus. Bekannt ist, Reibbelagelemente starr mit der Trägerplatte zu verbinden, beispielsweise aufzunieten. Die starr befestigten Reibbelagelemente können Unebenheiten der Bremsscheibe nicht folgen und unterschiedliche Wärmeausdehnungen nicht kompensieren. Dies führt zu einer hohen Beanspruchung der Bremsscheibe durch eine ungleichmäßige Temperaturverteilung auf der Bremsscheibe und zum möglichen Überhitzen einzelner Reibbelagelemente.

Diese Effekte werden dadurch reduziert, dass Reibbelagelemente nachgiebig bzw. flexibel auf der Trägerplatte gelagert werden. In der WO 2012/089968 AI wird beispielsweise eine dünne Zwischenlage zwischen Trägerplatte und Reibbelagelement vorgeschlagen, um eine nachgiebige Lagerung bereitzustellen.

Die WO 2014/121703 beschreibt einen Bremsbelag, wobei die einzelnen Reibbelagelemente in einem besonders großen Abstand zueinander auf der Trägerplatte angeordnet sind. Die einzelnen Reibbelagelemente sind flexibel gelagert und rückseitig durch eine Spannfeder vorgespannt. Der relativ große Abstand zwischen den einzelnen Reibbelagelementen dient dazu, eine Ansammlung von Eis, Sand und Bremsstaub zu verhindern. Eis in Kombination mit abrasiv wirkenden Partikeln (beispielsweise Sand und Bremsstaub) kann zu einem erhöhten Verschleiß der Bremsscheibe führen.

Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bremsbelag für eine Scheibenbremse eines Fahrzeugs mit einer Trägerplatte und mehreren auf der Trägerplatte beweglich zur Trägerplatte angeordneten Reibbelagelementen vorzuschlagen, wobei ein Bremsenquietschen möglichst vermieden bzw. weitestgehend reduziert wird. Darüber hinaus soll eine Ansammlung von winterbedingtem Eis und abrasiven Partikeln wie beispielsweise Sand und Bremsstaub reduziert werden. Um eine ungleichmäßige Temperaturverteilung zu vermeiden, soll die Beweglichkeit der einzelnen Reibbelagelemente in Richtung senkrecht zur Trägerplatte nicht bzw. möglichst nur in sehr geringem Maße eingeschränkt werden. Erfindungsgemäß wird hierfür ein Bremsbelag für eine Scheibenbremse eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei der Bremsbelag eine Trägerplatte und mehrere beweglich auf der Trägerplatte angeordnete Reibbelagelemente aufweist. Dabei sind die Reibbelagelemente derart auf der Trägerplatte angeordnet, dass bei Bremsbetätigung die Reibbelagelemente mit deren ersten Seitenflächen an eine Scheibenbremse anpressbar sind bzw. angepresst werden. Um eine bewegliche Anordnung der einzelnen Reibbelagelemente bereitzustellen, ist zwischen der Trägerplatte und den einzelnen Reibbelagelementen mindestens ein Federsystem angeordnet.

Erfindungsgemäß ist das Federsystem derart ausgebildet, dass bei Bremsbetätigung und aufgrund einer daraus resultierenden Belaganpresskraft auf die Reibbelagelemente eine Kontaktkraft zwischen mindestens zwei benachbarten Reibbelagelementen entsteht und/oder erhöht wird.

Bevorzugterweise weist der Bremsbelag Sintermaterial auf. Ferner ist der Bremsbelag vorzugsweise für hochbelastete Bremsen in Schienenfahrzeugen vorgesehen. Die Reibbelagelemente können unterschiedliche Formen bzw. Geometrien aufweisen.

Jedes der Reibbelagelemente weist zwei einander gegenüberliegende und im Wesentlichen parallel angeordnete Seitenflächen auf. Die erste Seitenfläche ist dabei der Bremsscheibe zugewandt. Die zweite Seitenfläche jedes Reibbelagelements ist der Trägerplatte zugewandt. Jedes Reibbelagelement weist einen Reibbelagelennentträger und ein darauf angeordnetes Reibmaterial auf. Die zweite, der Trägerplatte zugewandte, Seitenfläche wird somit durch den Reibbelagelennentträger gebildet.

Unter einer beweglichen Anordnung der Reibbelagelemente auf der Trägerplatte ist zu verstehen, dass die Reibbelagelemente beweglich zur Trägerplatte bzw. relativ beweglich zur Trägerplatte angeordnet sind. Dabei sind die Reibbelagelemente senkrecht bzw. in axialer Richtung zur Trägerplatte hin beweglich angeordnet. Ferner können die Reibbelagelemente derart auf der Trägerplatte angeordnet sein, dass die Reibbelagelemente um eine im Wesentlichen parallel zur Trägerplatte angeordnete Achse schwenkbar sind. Das mindestens eine Federsystem zwischen Trägerplatte und den Reibbelagelementen dient zur Herstellung der flexiblen bzw. beweglichen Verbindung bzw. als Lagerung der Reibbelagelemente auf der Trägerplatte. Bei der Montage der Reibbelagelemente wird das Federsystem angespannt bzw. vorgespannt (Vorspannbereich). Bei Betätigung einer Bremse (Arbeitsbereich) wirkt eine im Wesentlichen axial gerichtete Kraft auf die einzelnen Reibbelagelemente und somit auf das mindestens eine zwischen den Reibbelagelementen und der Trägerplatte angeordnete Federsystem. Diese Kraft wird im Sinne dieser Erfindung als Belaganpresskraft bezeichnet. Durch die Belaganpresskraft wird das Federsystem zusammengedrückt, sodass die Reibbelagelemente sich hin zur Trägerplatte bewegen bzw. zur Trägerplatte hin gedrückt werden.

Die Belaganpresskraft resultiert somit aus der Bremsbetätigung. Erfindungsgemäß ist das Federsystem des Weiteren derart ausgebildet, dass aufgrund der Belaganpresskraft auch eine Kontaktkraft zwischen den einzelnen bzw. zwischen mindestens zwei sich benachbarter Reibbelagelemente entsteht und/oder erhöht wird. Die Kontaktkraft zwischen Reibbelagelementen entsteht an Kontaktflächen bzw. sich berührenden Reibbelagelementen. Die einzelnen Reibbelagelemente werden somit durch die Belaganpresskraft bei Bremsbetätigung nicht nur in axialer Richtung hin zur Trägerplatte bewegt, sondern aufgrund der speziellen Ausgestaltung des Federsystems auch gegen die benachbarten Reibbelagelemente gedrückt. Die Kontaktkraft ist dabei im Wesentlichen senkrecht zur Belaganpresskraft gerichtet. Das Federsystem ist so ausgebildet, dass bei Erhöhung der Belaganpresskraft die Kontaktkraft zwischen mindestens zwei Reibbelagelementen weiter erhöht wird.

Quietschgeräusche der Bremse bzw. Bremsenquietschen entstehen bzw. entsteht, wenn ein oder mehrere Reibbelagelemente, angeregt durch die Reibung zur Bremsscheibe, in einen instabil schwingenden Zustand mit einer Schwingungsrichtung zwischen parallel und senkrecht zur Scheibenebene kommen. Werden diese Schwingungen gedämpft, können Quietschgeräusche unterdrückt werden bzw. gegebenenfalls vollständig vermieden werden. Dadurch, dass erfindungsgemäß die Kontaktkraft zwischen benachbarten Reibbelagelementen bei Bremsbetätigung erhöht wird, entsteht zwischen den in Kontakt stehenden Reibbelagelementen eine reibschlüssige Verbindung, welche als mechanische Dämpfung in Richtung senkrecht zur Bremsscheibe dient. In Richtung parallel zur Bremsscheibe entsteht durch die erhöhten Kontaktkräfte eine Versteifung des Systenns bzw. eine Erhöhung der effektiv schwingenden Masse und damit eine Änderung der Eigenfrequenz. Hierdurch können instabil schwingende Zustände vermieden werden und Quietschgeräusche bzw. ein Bremsenquietschen weitgehend vermieden bzw. stark reduziert werden.

Dadurch, dass die Kontaktkraft zwischen benachbarten Reibbelagelementen mit zunehmender Belaganpresskraft zunimmt, nimmt auch die Reibkraft zwischen den jeweiligen Reibbelagelementen zu. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufbau erlaubt mit einer definierten Steifigkeit parallel zur Trägerplatte bzw. Scheibenebene eine zumindest teilweise Kompensation des Anstiegs der Kontaktkraft bei einer starken Erwärmung der Reibbelagelemente.

Dadurch, dass das Federsystem derart ausgebildet ist, dass die Reibbelagelemente nicht nur in axialer Richtung hin zur Trägerplatte sondern auch gegeneinander gedrückt werden, wird ein Spalt bzw. Freiraum zwischen benachbarter Reibbelagelemente im Wesentlichen vermieden. Dadurch kann eine Ansammlung von winterbedingtem Eis und abrasiv wirkenden Partikeln (beispielsweise Sand und Bremsstaub) vermieden bzw. stark reduziert werden. Somit kann ein erhöhter Scheibenverschleiß in besonderen Einsatzfällen im Winter vermieden werden.

Vorzugsweise ist ein segmentierter Reibbelag vorgesehen, welcher aus mehr als vier, besonders bevorzugterweise mehr als sechs sowie ganz besonders bevorzugterweise mehr als acht einzelnen Reibbelagelementen auf der Trägerplatte besteht. Beispielsweise könnten zehn Reibbelagelemente vorgesehen sein, wobei jeweils fünf auf einer Hälfte der Trägerplatte angeordnet sind.

Des Weiteren sind bevorzugterweise mehrere Federsysteme vorgesehen bzw. zwischen der Trägerplatte und den Reibbelagelementen angeordnet, wobei jeweils ein Federsystem einem Reibbelagelement zugeordnet ist. Hierfür ist jeweils zwischen einem Reibbelagelement und der Trägerplatte ein Federsystem angeordnet. Die einzelnen Federsysteme können miteinander verbunden sein bzw. in einer Wirkverbindung zueinander stehen oder vollständig unabhängig zwischen den einzelnen Reibbelagelementen und der Trägerplatte angeordnet sein. Vorzugsweise weist jedes Federsystem mehrere Federelemente auf oder besteht aus mehreren Federelementen. Beispielsweise könnte jedes Federsystem drei Federelemente aufweisen. Besonders bevorzugterweise weist jedes Federsystem mehr als zwei, jedoch höchstens zwölf einzelne Federelemente auf. Hierdurch kann ein besonders günstiges Kraft-Weg- Verh alten erreicht werden. Dieses zeichnet sich durch eine relativ niedrige Vorspannungskraft bei langem Vorspannweg und einer hohen Endkraft mit kurzem Arbeitsweg aus. Somit weist das Federsystem bzw. die Federsysteme des bevorzugten Bremsbelags im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen ein progressives Federverhalten auf. Eine niedrige Vorspannkraft sorgt dafür, dass sich das Federsystem bereits bei niedrigen Zangenkräften verformen kann. Hohe Vorspannkräfte lassen ein System bei niedrigen Zangenkräften dagegen starr wirken, womit negative Folgen auf die Temperaturverteilung auf der Trägerplatte und die Reibwertentwicklung verbunden sind. Niedrige Vorspannungskräfte wirken dagegen weniger belastend auf ein Befestigungsmittel, mit welchem jedes Reibbelagelement mit der Trägerplatte verbunden wird. Ein langer Vorspannweg ist verbunden mit einer relativ flach verlaufenden Kraft-Weg-Kennlinie und begünstigt die Kompensation von Setzerscheinungen des Federsystems oder einer ungünstigen Toleranzüberlagerung des Befestigungsmittels mit verkürztem Vorspannweg. Beide Effekte führen zu einem geringen Vorspannverlust. Dagegen kann die Verwendung einer Feder mit stark ansteigender Kennlinie im Vorspannbereich eine Setzung der Feder und/oder ein kurzer Vorspannweg schnell zu einer losen Verbindung und zum Klappern führen.

Des Weiteren kann damit auf eine an der Rückseite der Trägerplatte angeordnete Spannfeder verzichtet werden.

Dadurch, dass das Federsystem bzw. die Federsysteme jeweils mehrere Federelemente aufweist bzw. aufweisen, ist ein zusätzliches Dämpfungssystem bzw. sind zusätzliche Dämpfelemente zur Dämpfung bzw. Unterdrückung von Geräuschen nicht mehr notwendig. Aufgrund der mehreren Federelemente wird bereits eine hohe mechanische Eigendämpfung erreicht.

Des Weiteren wird durch das Vorsehen mehrerer Federelemente für ein Federsystem ein stabiles thermisches Verhalten erreicht. Dabei kann die elastische Verformbarkeit im Falle einer thermischen Überlastung aufrechterhalten werden. Durch den mehrlagigen Aufbau des Federsystems bzw. durch die mehreren Federelemente des Federsystems wird eine Temperaturbelastbarkeit bzw. die Verträglichkeit von Überlastungen verbessert. Bevorzugterweise liegen die einzelnen Federelemente des Federsystems nicht vollflächig aufeinander. Verbleibende Spalte zwischen einzelnen Federelementen bzw. zwischen Bereichen einzelner Federelemente wirken als Hindernis für die Wärmeleitung und führen zu niedrigen Temperaturen in den von den Reibbelagelementen entfernt liegenden Federlagen.

Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die einzelnen Federelemente eines Federsystems im Wesentlichen flächig ausgebildet sind. Beispielsweise können die einzelnen Federelemente eines Federsystems scheibenförmig oder schalenförmig ausgebildet sein. Dabei können die flächig ausgebildeten Federelemente gekrümmt, gebogen oder geschwungen ausgebildet sein. Besonders vorteilhafterweise sind die einzelnen Federelemente eines Federsystems als Tellerfedern ausgebildet. Auch ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die einzelnen Federelemente eines Federsystems in einer Parallelschaltung zueinander angeordnet sind. Hierunter ist zu verstehen, dass die Federelemente eines Federsystems derart zueinander angeordnet sind, dass diese zumindest im Arbeitsbereich als Parallelschaltung wirken. Zur Herstellung einer Parallelschaltung der einzelnen Federelemente, welche besonders bevorzugterweise als Tellerfedern ausgebildet sind, sind diese gleichgesinnt zueinander und im Wesentlichen übereinander angeordnet. Tellerfedern sind üblicherweise umfänglich geschlossen ausgebildet und weisen einen Innendurchmesser sowie einen Außendurchmesser auf.

Bevorzugterweise ist jedes Reibbelagelement mittels eines Befestigungsmittels mit der Trägerplatte verbunden, wobei das dem jeweiligen Reibbelag zugeordnete Federsystem zumindest bereichsweise um das Befestigungsmittel herum angeordnet ist. Das Befestigungsmittel dient zum einen zur Befestigung bzw. Verbindung des jeweiligen Reibbelagelementes mit der Trägerplatte. Zum anderen kann das Befestigungsmittel zur Herstellung einer Vorspannung des Federsystems ausgebildet sein. Beim Verbinden der Reibbelagelemente mit der Trägerplatte mittels der Befestigungsmittel wird das jeweilige Reibbelagelement gegen das dem zugeordneten Federsystem bzw. gegen einzelne Federelemente eines Federsystems gedrückt, sodass eine Vorspannung des Federsystems erreicht wird. Vorzugsweise sind die Reibbelagelemente derart auf der Trägerplatte angeordnet, dass jedes einzelne Reibbelagelennent mit jeweils mindestens einem weiteren Reibbelagelement, besonders bevorzugterweise mit zwei benachbarten Reibbelagelementen in Kontakt steht. Hierunter ist zu verstehen, dass sich die jeweiligen Reibbelagelemente insbesondere im Bereich ihrer Seitenkanten bzw. Längskanten berühren. Vorzugsweise stehen die Reibbelagelemente auch vor Bremsbetätigung bereits in Kontakt, sodass aufgrund der Erhöhung der Kontaktkraft während Bremsbetätigung nicht erst der Kontakt zwischen den Reibbelagelementen hergestellt wird, sondern lediglich die Kontaktkraft und somit die Reibkraft zwischen den Reibbelagelementen erhöht wird.

Dadurch, dass benachbarte Reibbelagelemente in direktem Kontakt zueinander stehen, entsteht eine reibschlüssige Verbindung zwischen diesen Reibbelagelementen. Die Seitenflächen benachbarter Reibbelagelemente stehen somit bevorzugterweise zumindest bereichsweise in direktem Kontakt miteinander. Hierbei ist besonders bevorzugterweise vorgesehen, dass sich benachbarte Reibbelagelemente möglichst großflächig berühren. Hierfür sind die einzelnen Reibbelagelemente bevorzugterweise so positioniert, dass sie sich auf einer möglichst großen Berührungslänge mit ihren benachbarten Reibbelagelementen berühren. Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass jedes einzelne Reibbelagelement jeweils mit sämtlichen diesem Reibbelagelement benachbarten Reibbelagelementen in Kontakt steht. Somit sind insbesondere keine Freiräume bzw. Lücken zwischen Seitenkanten bzw. Längskanten zweier benachbarter Reibbelagelementen vorgesehen. Insbesondere stehen die Reibbelagelennentträger hierfür nicht über das auf den Reibbelagelementträgern angeordnete Reibmaterial über. Somit stehen die Reibmaterialien der benachbarten Reibbelagelemente miteinander in Kontakt.

Die einzelnen Reibbelagelemente sind bevorzugterweise parallel zur Trägerplatte, das heißt parallel entlang der Oberfläche der Trägerplatte, verschiebbar angeordnet. Insbesondere sind dabei die einzelnen Reibbelagelemente zueinander hin verschiebbar bzw. beweglich angeordnet. Somit ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Federsystem so ausgebildet ist, dass die einzelnen Reibbelagelemente nicht nur axial hin zur Trägerplatte und eventuell schwenkbar um eine parallel zur Trägerplatte ausgerichtete Achse angeordnet sind, sondern insbesondere in horizontaler Richtung bzw. parallel zur Trägerplatte verschiebbar angeordnet sind. Wird bei Bremsbetätigung die Belaganpresskraft auf ein Reibbelagelement erhöht, wird das jeweilige Reibbelagelement aufgrund der besonders bevorzugten Ausgestaltung des Federsystems nicht nur in axialer Richtung zur Trägerplatte hin bewegt sondern auch parallel zur Trägerplatte verschoben, sodass hierdurch die Kontaktkraft zwischen benachbarten Reibbelagelementen in besonders günstiger Weise erhöht wird.

Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die einzelnen Federsysteme parallel zur Trägerplatte verschiebbar angeordnet sind. Somit sind nicht nur die Reibbelagelemente parallel zur Trägerplatte verschiebbar, sondern auch die den Reibbelagelementen zugeordneten Federsysteme parallel zur Trägerplatte verschiebbar angeordnet. Somit werden besonders bevorzugterweise die Reibbelagelemente mittels der diesen zugeordneten Federsystemen zueinander hinbewegt und dadurch die Kontaktkräfte zwischen benachbarten Reibbelagelementen erhöht.

Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die einzelnen Federsysteme derart zwischen der Trägerplatte und den Reibbelagelementen angeordnet sind, dass jeweils ein Federelement des Federsystems (wobei das Federsystem auch nur aus diesem einen Federelement bestehen kann) mit einer ersten Kante an einer von einem ersten Flansch oder einer Erhebung gebildeten ersten Anlagefläche anliegt. Dabei steht der erste Flansch oder die Erhebung von einer zweiten Seitenfläche, das heißt der der Trägerplatte zugewandten Seitenfläche, des jeweiligen Reibbelagelementes ab. Die erste Kante eines Federelements des Federsystems wird vorzugsweise durch den Innenumfang des Federelements gebildet. Eine zweite Kante des Federelements wird bevorzugterweise durch den Außenumfang des Federelements gebildet. Der erste Flansch ist bevorzugterweise umlaufend um ein Befestigungsmittel bzw. um eine Bohrung durch das Reibbelagelement angeordnet. Beim Ausüben einer axialen Druckkraft, das heißt der Belaganpresskraft auf ein Reibbelagelement, drückt das Federelement des Federsystems gegen den ersten Flansch bzw. die Erhebung am Reibbelagelement. Dabei ist der erste Flansch bzw. die Erhebung derart ausgebildet bzw. am Reibbelagelement angeordnet, dass eine erste Anlagefläche ausgebildet wird, welche im Wesentlichen senkrecht zur Unterseite, das heißt senkrecht zur zweiten Seitenfläche des Reibbelagelements, ausgerichtet bzw. angeordnet ist. Der erste Flansch bzw. die Erhebung kann einstückig mit dem Reibbelagelementträger des jeweiligen Reibbelagelements ausgebildet sein.

Ferner weist die Trägerplatte bevorzugterweise eine Vertiefung und/oder einen von der Trägerplatte abstehenden zweiten Flansch auf. Die einzelnen Federsysteme sind dabei bevorzugterweise derart zwischen der Trägerplatte und den Reibbelagelementen angeordnet, dass ein Federelement eines Federsystems mit dessen zweiten Kante an einer zweiten Anlagefläche anliegt. Die zweite Anlagefläche wird von einem die Vertiefung umlaufenden Rand und/oder vom zweiten Flansch gebildet. Die Vertiefung und/oder der zweite Flansch sind im Bereich der ersten Seitenfläche der Trägerplatte angeordnet. Somit sind die Vertiefung und/oder der zweite Flansch an der den Reibbelagelementen zugewandten Seitenfläche der Trägerplatte angeordnet. Die Vertiefung dient somit zur Aufnahme und Führung des jeweiligen Federsystems bzw. eines Federelements des Federsystems. Hierfür weist die Vertiefung eine größere Abmessung in Bezug auf den Außendurchmesser des Federsystems auf. Somit ist das jeweilige Federsystem innerhalb der Vertiefung auf der Trägerplatte verschiebbar. Des Weiteren ist eine Vertiefung bevorzugterweise axial in Richtung des benachbarten Reibbelagelementes versetzt angeordnet.

Des Weiteren könnte eine Vertiefung auch zur Aufnahme mehrerer Federsysteme ausgebildet sein, wobei die mehreren Federsysteme unterschiedlichen Reibbelagelementen zugeordnet sind. Somit können mehrere Federsysteme innerhalb einer einzigen Vertiefung verschiebbar zueinander angeordnet sein.

Beim Ausüben einer axialen Druckkraft bzw. der Belaganpresskraft auf ein Reibbelagelement drückt ein Federelement des dem Reibbelagelement zugeordneten Federsystems somit nicht nur gegen eine Anlagefläche (erste Anlagefläche) am Reibbelagelement sondern bereichsweise auch gegen eine Anlagefläche (zweite Anlagefläche) an der Trägerplatte. Die Vertiefung bzw. der umlaufende Rand der Vertiefung oder der an der Trägerplatte angeordnete zweite Flansch ist dabei derart ausgebildet oder angeordnet, dass die zweite Anlagefläche im Wesentlichen senkrecht zur ersten Seitenfläche der Trägerplatte ausgerichtet ist. Besonders bevorzugterweise ist somit vorgesehen, dass jeweils ein Federsystem an dessen Aussenkante in einer Senkung bzw. Vertiefung in der Trägerplatte geführt wird. Im Innendurchmesser wird das jeweilige Federsystem durch einen am Reibbelagelement angeordneten Flansch, beispielsweise einen zylindrisch geformten Absatz am Reibbelagelement gestützt. Dabei liegt das Federsystem an den der Kontaktfläche der Reibbelagelemente abgewandten Seite der Vertiefung bzw. Senkung am umlaufenden Rand an und ist zum benachbarten Reibbelagelement hin verschiebbar angeordnet.

Bevorzugterweise ist jedes Reibbelagelement mittels einer Schraub- oder Steckverbindung mit einer in einer Bohrung durch die Trägerplatte angeordneten Buchse verbunden. Somit ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das Befestigungsmittel zur Befestigung des jeweiligen Reibbelagelementes an der Trägerplatte als Schraub- oder Steckverbindung ausgebildet ist. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungsmitteln für die Befestigung von Reibbelagelementen an einer Trägerplatte ist das bevorzugterweise vorgesehene Befestigungsmittel, beispielsweise Schraube oder Bolzen, nicht direkt in einer Bohrung durch die Trägerplatte, sondern mit in einer in dieser Bohrung durch die Trägerplatte angeordneten Buchse befestigt, beispielsweise verschraubt. Dadurch, dass bevorzugterweise in der Bohrung durch die Trägerplatte eine Buchse zur Aufnahme des Befestigungsmittels, beispielsweise der Schraube oder eines Bolzens, vorgesehen ist und nicht etwa eine Schraube, direkt ohne Buchse in die Bohrung durch die Trägerplatte hineingeschraubt wird, kann die Vorspannkraft in besonders geeigneter Weise in Richtung senkrecht zur Trägerplatte übertragen werden. Somit wird die Belastung auf die Trägerplatte in diesem Bereich reduziert. Dies wird ebenso auch erreicht, wenn das Befestigungsmittel mittels eines elastischen Verschlussmittels zur axialen Lagesicherung des Befestigungsmittels innerhalb der Bohrung befestigt ist. In beiden Fällen kann die Qualität und Lebensdauer des Bremsbelags erhöht werden. Des Weiteren wird durch eine derartige Befestigung das Reibbelagelement in senkrechter Richtung bzw. in Axialrichtung geführt. Die Bohrung durch den jeweiligen Reibbelagelementträger zur Aufnahme des Befestigungsmittels weist bevorzugterweise einen größeren Durchmesser auf als die Bohrung durch die Trägerplatte zur Aufnahme des Befestigungsmittels. Dabei ist bevorzugterweise ein Spiel zwischen Befestigungsmittel und der Innenwand der Bohrung durch den Reibbelagelementträger vorgesehen, sodass das jeweilige Reibbelagelement parallel zur Trägerplatte verschiebbar ist.

Prinzipiell kann jedes Reibbelagelement jede geeignete Form bzw. Geometrie aufweisen. Bevorzugterweise weist die Grundform jedes Reibbelagelements eine im Wesentlichen dreieckförmige, quadratische, rechteckförmige oder trapezförmige Form auf. Hierunter ist zu verstehen, dass lediglich die Grundform derartig ausgebildet ist. Beispielsweise können die Ecken abgerundet sein, wobei die Grundform nicht geändert wird. Somit ist beispielsweise vorgesehen, dass die Reibbelagelemente eine im Wesentlichen dreieckförmige oder trapezförmige Grundform mit abgerundeten Ecken aufweisen. Durch eine polygonförmige Grundform der Reibbelagelemente kann sichergestellt werden, dass benachbarte Reibbelagelemente sich entlang ihrer Seitenflächen möglichst großflächig berühren.

Erfindungsgemäß ist ferner eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, vorgesehen, wobei die Scheibenbremse einen Bremsbelag gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen schematisch:

Fig. 1: eine Draufsicht auf einen Bremsbelag mit mehreren

Reibbelagelementen,

Fig. 2: eine Darstellung des Wirkprinzips mit zwei nebeneinander

auf einer Trägerplatte angeordneten Reibbelagelementen,

Fig. 3: eine Schnittdarstellung durch einen Reibbelag, und

Fig. 4: eine Darstellung des Wirkprinzips basierend auf der in

Figur 3 gezeigten Anordnung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt einen Bremsbelag 100 mit mehreren auf einer Trägerplatte 10 angeordneten Reibbelagelementen 11; IIa, IIb, 11c, lld. Die einzelnen Reibbelagelemente 11 sind dabei polygonförmig ausgebildet und derart zueinander angeordnet, dass jedes Reibbelagelement 11 jeweils mindestens zwei benachbarte Reibbelagelemente 11 möglichst großflächig berührt. Die einzelnen Reibbelagelemente sind so positioniert, dass sie sich auf einer möglichst großen Berührungslänge mit ihren benachbarten Reibbelagelementen 11 berühren. Zur flexiblen Lagerung der Reibbelagelemente 11 ist zwischen jedem einzelnen Reibbelagelement 11 und der Trägerplatte 10 ein Federsystem 15 (nicht in Figur 1 dargestellt) angeordnet.

Figur 2 zeigt in Schnittdarstellung das Wirkprinzip anhand zwei auf der Trägerplatte 10 nebeneinander angeordneter Reibbelagelemente IIa, IIb während Bremsbetätigung. Jedes Reibbelagelement IIa, IIb ist mittels eines Federsystems 15a, 15b flexibel, das heißt beweglich zur Trägerplatte 10 hin, auf der Trägerplatte 10 gelagert. Die Federsysteme 15a, 15b weisen zur Veranschaulichung des Wirkprinzips jeweils ein Federelement 30 sowie ein als Kniehebel wirkendes schräg angestelltes Element 31 auf. Die unbelastete Ausgangslage 42 der beiden Reibbelagelemente IIa, IIb wird durch die Strichpunktlinie dargestellt. Bei Bremsbetätigung wirkt eine Belaganpresskraft 40 auf jedes Reibbelagelement IIa, IIb. Infolge der Nachgiebigkeit der Federsysteme 15a, 15b können sich die einzelnen Reibbelagelemente IIa, IIb in Richtung der Belaganpresskraft 40 hin zur Trägerplatte 10 verschieben. Durch die Wirkung der Federsysteme 15a, 15b als Kniehebel entsteht eine Bewegung der Reibbelagelemente IIa, IIb zueinander hin, was bei Kontakt der beiden Reibbelagelemente IIa, IIb zu einer Kontaktkraft 41 führt. Je größer die Belaganpresskraft 40 und damit die Verschiebung der Reibbelagelemente IIa, IIb wird, desto größer werden die Kontaktkraft 41 und die daraus resultierende Reibungskraft zwischen den beiden Reibbelagelementen IIa, IIb.

Das in Figur 2 beschriebene Wirkprinzip zur Erhöhung der Kontaktkraft 41 zwischen einzelnen Reibbelagelementen 11 bei Bremsbetätigung und der daraus resultierenden Belaganpresskraft 40 kann beispielsweise durch eine günstige Anordnung und Ausgestaltung von Federsystemen 15 realisiert werden. Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch den in Figur 1 dargestellten Bremsbelag 100.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Bremsbelag 100 sind die Federsysteme 15; 15a, 15b jeweils aus einzelnen parallel zueinander angeordneten Federelementen 16; 16a, 16b, 16c ausgebildet. Die einzelnen Federelemente 16; 16a, 16b, 16c sind als Tellerfedern ausgebildet. Somit ist jedes Federsystem 15 als sogenannte Tellerfedersäule ausgebildet. Auf der Trägerplatte 10 sind Vertiefungen 24 zur Aufnahme der jeweiligen Federsysteme 15; 15a, 15b vorgesehen. Die jeweiligen Federsysteme 15; 15a, 15b sind mit deren ersten Kante 20 bzw. deren inneren Durchmesser um einen von der Unterseite des jeweiligen Reibbelagelementträgers 12; 12a, 12b abstehenden ersten Flansch 22 herum angeordnet. Die einzelnen Federelemente 16; 16a, 16b, 16c liegen somit mit deren ersten Kanten 20 an dem ersten Flansch 22 vollumfänglich an. Im Bereich des äußeren Umfangs bzw. der zweiten Kanten 21 der einzelnen Federelemente 16; 16a, 16b, 16c werden die Federsysteme 15; 15a, 15b durch den die jeweilige Vertiefung 24 eingrenzenden Rand 29 geführt. Die zweiten Kanten 21 der jeweiligen Federelemente 16; 16a, 16b, 16c liegen an den der Kontaktfläche der einzelnen Reibbelagelemente 11 abgewandten Seiten der Vertiefung 24 am umlaufenden Rand 29 bzw. zweiten Flansch 28 an.

Die Vertiefungen 24 in der Trägerplatte 10 sind deutlich größer ausgebildet als der jeweilige Außendurchmesser des darin angeordneten Federsystems 15. Des Weiteren sind die Vertiefungen 24 axial in Richtung des jeweiligen benachbarten Reibbelagelements 11 versetzt angeordnet. Die einzelnen Reibbelagelemente 11 sind somit parallel zur Trägerplatte 10 innerhalb der jeweiligen Vertiefung 24 verschiebbar angeordnet, derart, dass bei Bremsbetätigung und der daraus resultierenden Belaganpresskraft 40 die einzelnen Reibbelagelemente 11; IIa, IIb zusammen mit den jeweils zugeordneten Federsystemen 15; 15a, 15b zueinander hingeschoben bzw. gedrückt werden, sodass die Kontaktkraft 41 in diesem Bereich zwischen den einzelnen Reibbelagelementen 11; IIa, IIb mit zunehmender Belaganpresskraft 40 vergrößert wird.

Die als Tellerfedersäulen ausgebildeten Federsysteme 15; 15a, 15b weisen somit Federelemente 16; 16a, 16b, 16c auf, welche eine Bewegung der einzelnen Reibbelagelemente 11 in axialer Richtung hin zur Trägerplatte 10 erlauben. Zusätzlich weisen die derart ausgebildeten Federsysteme 15 15a, 15b Elemente auf, welche, ähnlich zum Prinzip des Kniehebels (vergleiche hierzu Figur 2), eine Verschiebung der Federsysteme 15 15a, 15b zusammen mit dem jeweiligen Reibbelagelement 11 parallel zur Trägerplatte 10 erlauben. Dieses Wirkprinzip ist nochmals in Figur 4 anhand der Anordnung aus Figur 3 dargestellt. Bezugszeichenliste

100 Bremsbelag

200 Scheibenbremse

10 Trägerplatte

11; IIa, IIb, 11c, lld Reibbelagelement

12; 12a, 12b, 12c, 12d Reibbelagelementträger

13 erste Seitenfläche eines Reibbelagelements 14 zweite Seitenfläche eines Reibbelagelements

15; 15a, 15b, 15c, 15d Federsystem

16; 16a, 16b, 16c Federelemente

17 Befestigungsmittel

18 Bohrung durch die Trägerplatte

19 Buchse

20 erste Kante eines Federelements

21 zweite Kante eines Federelements

22 erster Flansch

23 erste Anlagefläche

24 Vertiefung in der Trägerplatte

25 zweite Anlagefläche

26 erste Seitenfläche der Trägerplatte

27 zweite Seitenfläche der Trägerplatte

28 zweiter Flansch

29 Rand

30 Federelement

31 Kniehebelelement

40 Belaganpresskraft

41 Kontaktkraft

42 Ausgangslage

Claims

A n s p r ü c h e

1. Bremsbelag (100) für eine Scheibenbremse (200) eines Fahrzeuges, aufweisend eine Trägerplatte (10) und mehrere Reibbelagelemente (11; IIa, IIb, 11c, lld), wobei die Reibbelagelemente (11; IIa, IIb, 11c, lld) derart auf der Trägerplatte (10) angeordnet sind, dass bei Bremsbetätigung die Reibbelagelemente (11; IIa, IIb, 11c, lld) mit deren ersten Seitenflächen (13) an eine Bremsscheibe anpressbar sind, wobei die Reibbelagelemente (11; IIa, IIb, 11c, lld) beweglich zur Trägerplatte (10) angeordnet sind, wobei zwischen der Trägerplatte (10) und den Reibbelagelementen (11; IIa, IIb, 11c, lld) mindestens ein Federsystem (15; 15a, 15b, 15c, 15d) angeordnet ist.

dadurch gekennzeichnet,

dass das Federsystem (15; 15a, 15b, 15c, 15d) derart ausgebildet ist, dass bei Bremsbetätigung und aufgrund einer daraus resultierenden Belaganpresskraft (49) auf die Reibbelagelemente (11; IIa, IIb, 11c, lld) eine Kontaktkraft (41) zwischen mindestens zwei benachbarten Reibbelagelementen (11; IIa, IIb, 11c, lld) entsteht und/oder erhöht wird.

2. Bremsbelag (100) gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass mehr als vier, vorzugsweise mehr als 6, besonders bevorzugterweise mehr als 8 Reibbelagelemente (11) auf der Trägerplatte (10) angeordnet sind.

3. Bremsbelag (100) gemäß Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass mehrere Federsysteme (15; 15a, 15b, 15c, 15d) vorgesehen sind und jeweils ein Federsystem (15; 15a, 15b, 15c, 15d) einem Reibbelagelement (11; IIa, IIb, 11c, lld) zugeordnet ist, wobei jeweils zwischen einem Reibbelagelement (11; IIa, IIb, 11c, lld) und der Trägerplatte (10) das diesem Reibbelagelement (11; IIa, IIb, 11c, lld) zugeordnete Federsystem (15; 15a, 15b, 15c, 15d) angeordnet ist.

4. Bremsbelag (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Federsystem (15; 15a, 15b, 15c, 15d) mehrere Federelemente (16; 16a, 16b, 16c, 16d) aufweist oder aus diesen besteht.

5. Bremsbelag (100) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das jedes Reibbelagelement (11; IIa, IIb, 11c, lld) jeweils mittels eines Befestigungsmittels (17) mit der Trägerplatte (10) verbunden ist, wobei jeweils das dem Reibbelagelement (11; IIa, IIb, 11c, lld) zugeordnete Federsystem (15; 15a, 15b, 15c, 15d) zumindest bereichsweise um das Befestigungsmittel (17) herum angeordnet ist, wobei das Befestigungsmittel (17) zur Herstellung einer Vorspannung des Federsystems (15; 15a, 15b, 15c, 15d) ausgebildet ist.

6. Bremsbelag (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass jedes Reibbelagelement (11; IIa, IIb, 11c, lld) jeweils mit mindestens einem benachbarten Reibbelagelement (11; IIa, IIb, 11c, lld), vorzugsweise mit mindestens zwei benachbarten Reibbelagelementen (11; IIa, IIb, 11c, lld), in direktem Kontakt steht.

7. Bremsbelag (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass einzelne Reibbelagelemente (11; IIa, IIb, 11c, lld) parallel zur Trägerplatte (10) verschiebbar angeordnet sind.

8. Bremsbelag (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass einzelne Federsysteme (15; 15a, 15b, 15c, 15d) parallel zur Trägerplatte (10) verschiebbar angeordnet sind.

9. Bremsbelag (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Federsysteme (15; 15a, 15b, 15c, 15d) derart zwischen der Trägerplatte (10) und den Reibbelagelementen (11; IIa, IIb, 11c, lld) angeordnet sind, dass jeweils ein Federelement (16; 16a, 16b, 16c) eines Federsystems (15; 15a, 15b, 15c, 15d) mit einer ersten Kante (20) an einer von einem ersten Flansch (22) oder einer Erhebung gebildeten ersten Anlagefläche (23) anliegt, wobei der erste Flansch (22) oder die Erhebung von einer zweiten Seitenfläche (14) des Reibbelagelements (11; IIa, IIb, 11c, lld) absteht, wobei die zweite Seitenfläche (14) der Trägerplatte (10) zugewandt ist.

10. Bremsbelag (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Trägerplatte (10) eine Vertiefung (24) und/oder einen von der Trägerplatte (10) abstehenden zweiten Flansch (28) aufweist, wobei die Federsysteme (15; 15a, 15b, 15c, 15d) derart zwischen der Trägerplatte (10) und den Reibbelagelementen (11; IIa, IIb, 11c, lld) angeordnet sind, dass jeweils ein Federelement (16; 16a, 16b, 16c) eines Federsystems (15; 15a, 15b, 15c, 15d) bereichsweise mit einer zweiten Kante (21) an einer zweiten Anlagefläche (25) anliegt, wobei die zweite Anlagefläche (25) von einem die Vertiefung (24) umlaufenden Rand (29) und/oder vom zweiten Flansch (28) gebildet wird.

11. Bremsbelag (100) gemäß Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Vertiefung (24) derart ausgebildet ist, dass das Federsystem (15; 15a, 15b, 15c, 15d) innerhalb der Vertiefung im Wesentlichen parallel verschiebbar zur Trägerplatte (10) angeordnet ist.

12. Bremsbelag (100) gemäß Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass der durch den zweiten Flansch (28) umschlossene Bereich derart ausgebildet ist, dass das Federsystem (15; 15a, 15b, 15c, 15d) innerhalb dieses Bereichs im Wesentlichen parallel verschiebbar zur Trägerplatte (10) angeordnet ist.

13. Bremsbelag (100) gemäß Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Vertiefung (24) zur Aufnahme mehrerer Federsysteme (15; 15a, 15b, 15c, 15d) ausgebildet ist, wobei die mehreren innerhalb der Vertiefung (24) angeordneten Federsysteme (15; 15a, 15b, 15c, 15d) zueinander verschiebbar sind.

14. Bremsbelag (100) gemäß Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass der von der Trägerplatte (10) abstehende zweite Flansch (28) einen Bereich umschließt, in welchem mehrere Federsysteme (15; 15a, 15b, 15c, 15d) verschiebbar zueinander angeordnet sind.

15. Bremsbelag (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass jedes Reibbelagelement (11; IIa, IIb, 11c, lld) mittels einer Schraubverbindung mit einer in einer Bohrung (18) durch die Trägerplatte (10) angeordneten Buchse (19) verbunden ist.

16. Bremsbelag (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass jedes Reibbelagelement (11; IIa, IIb, 11c, lld) eine im Wesentlichen dreieckförmige, quadratische, rechteckförmige oder trapezförmige Grundform aufweist.

17. Scheibenbremse (200) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet,

dass die Scheibenbremse (200) einen Bremsbelag (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.