WO1996041965A1 - Scheibenbremse, insbesondere für kraftfahrzeuge - Google Patents

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Definitions

  • Part brake disc brakes with a caliper encompassing the rotating disc dissipate braking heat via radiation, and the thermal expansions of the stationary brake part overlap with the expansion of the circumferential part of the brake.
  • the brake can have one or more calipers with one or more individual actuating devices per caliper, which can be reached separately or together via a control, each of the known actuations being possible.
  • the brake housing can be in one piece or composed of two shells.
  • the brake housing consists of light metal, in particular particle-reinforced aluminum.
  • the friction surface of the brake housing can be coated with AI2O3 his.
  • the areas of the brake housing which have the friction surfaces preferably run out radially inward in conical connecting tube pieces which are connected to one another by ribs within the housing and lie opposite the outer brake housing lips.
  • FIG. 7 shows a single partial sectional view from FIG. 6
  • the clamping device 12 which consists of a light metal housing with pistons 121 sealed therein and sealed by rubber rings 12 ⁇ , is also held in the circumferential direction by the screws 10.
  • the application device is supported by extensions 122 in the free space of the saddle.
  • the light alloy wheel is marked with 20, the latter as well as the rotating brake housing 22-bearing axle flange with 21.
  • the light metal brake housing 22 is constructed in such a way that the friction surface portions of the brake housing end at the inner diameter of the friction surfaces in conical constructions 223 and 224, which are connected to one another within the brake housing by ribs 221 and are opposite the outer brake housing ribs.
  • the light metal caliper 24 fastened to the fixed axle flange 23 carries the brake shoes 25 and 26 equipped with friction lining on the threaded bolts 241.
  • the caliper housing 27 carries on both sides of the mechanical tension the actuating pistons 29 sealed by sealing rings 28, which apply the brake shoes 25 and 26 during foot braking .

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Abstract

Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorzugsweise Personenkraftfahrzeuge, mit verripptem, ein- oder zweiteiligem, umlaufendem, nach außen offenem Bremsgehäuse, die bei gutem Wärmeabführvermögen und geringer Bremsbelagabnutzung zum Zwecke einer einfachen und schnell durchzuführenden Wartung derart ausgebildet ist, daß außerhalb des Bremsgehäuses (1; 2, 3) ein oder mehrere, mit dem Radträger (4) verbundene, radial offene Bremssättel (7) angeordnet sind, welche auf den die Sättel durchdringenden Schrauben (10) axial beweglich aufgehängte, mit Reibbelag ausgerüstete Segmentbleche (11) tragen, die durch die Sattelöffnungen (71, 91) eingesetzt und entfernt werden können und zur Bremsbetätigung zwischen den Segmentblechen (11) an den Sattelschrauben (10) axial beweglich die hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder mechanisch betätigten Zuspanneinrichtungen (12, 13, 14) angeordnet sind, welche zum Bremsen die Segmentbleche (11) mit ihren Reibbelägen gegen die Innenlauffläche der Bremsgehäuse (1, 2, 3) drücken.

Description

Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorzugsweise Personenkraftfahrzeuge mit verripptem, ein- oder zweiteiligem, umlaufendem, nach außen offenen Bremsgehäuse.
Ungefähr im gleichen Zeitabschnitt entstanden die bei PKW's heute ausschlie߬ lich verwendeten Teilbelagscheibenbremsen, und die bisher vorwiegend bei mili¬ tärischen Kettenfahrzeugen sowie Traktoren benutzten Vollbelagscheiben¬ bremsen. Die bis dahin gebräuchlichen Trommelbremsen besaßen wohl eine der Teilscheibenbremse gegenüber größere Wärmekapazität sowie die in gleicher Richtung gehende Wärmedehnung von stillstehendem und umlaufendem Bremsen¬ teil, jedoch treten unterschiedliche Krümmungsradien beider Bremsenteile auf, so daß sich im Betrieb unterschiedliche Bremswirkungen ergeben.
Teilbelagscheibenbremsen mit einem die rotierende Scheibe umfassenden Sattel führen Bremswärme über Strahlung ab, und die Wärmedehnungen des feststehen¬ den Bremsenteils überschneiden sich mit der Dehnung des umlaufenden Teiles der Bremse.
Damit eine Teilbelagscheibenbremse mit ihrer zwischen den im Sattel in Umfangsrichtung festen Reibbelägen umlaufenden, glatten Bremsscheibe bei einer Stoppbremsung Wärme abführen kann, muß jedoch die Scheibe eine Temperatur erreichen, bei der der Wärmeabfluβ durch Strahlung einsetzt. Diese Temperatur liegt bei 600°C bis 700°C. Bei solch hohen Temperaturen tritt je¬ doch ein erheblicher Belagabrieb auf, welcher bei einer Temperatur bis 300°C praktisch null ist. An einem Taxi müssen deshalb bei dichtem Stadtverkehr nach rund 10.000 km Laufstrecke die Reibbeläge gewechselt werden.
Da bei der heutigen Verkehrsdichte im Stadtverkehr, welcher auf den zeitlich zusammengeballten Verkehr bei Arbeitsbeginn und -ende zurückzuführen ist, praktisch jedes Automobil BTaxi-FahrbedingungenM vorfindet, ist der Bremsbelag¬ abrieb erheblich angestiegen. Die Vorstellung, daß die Bremsenbelastung durch Verwendung belüfteter Bremsscheiben verkleinert ist, trifft nicht zu, weil nach- gewiesenermaßen im Hohlbereich der Bremsscheibe ein Wärmekurzschluß durch Strahlung eintritt.
Eine Scheibenbremse mit zwischen den Reibbelägen umlaufender Scheibe hat im Stadtverkehr neben erhöhtem, die Atmosphäre belastenden Belagabrieb noch die Eigenschaft, daß sich die Bremse nach Folgestopps infolge der sich über¬ schneidenden Ausdehnung von Reibbelag und Scheibe verzögernd löst. Die Folge ist eine verlängerte Bremsbelag-Staubentwicklung. Zusätzlich muß das Fahrzeug durch stärkere Motorbelastung wieder auf seine Marschgeschwindigkeit gebracht werden. Dies stellt eine zusätzliche Belastung der Atmosphäre dar.
Die Vollbelagscheibenbremse verhält sich hinsichtlich der Wärmeabführung ähnlich der Trommelbremse, ohne deren Nachteile der unterschiedlichen Krümmungsradien im Reibungsschluß aufzuweisen.
Eine Scheibenbremse mit rotierendem, radial verripptem Bremsgehäuse mit Innenreibflächen des gleichen Gewichts und Fertigungsaufwandes, bei der die Wärmeabfuhr über Konvektion durch das umlaufende verrippte Bremsgehäuse erfolgt, bleibt dagegen bei gleicher Bremsbelastung auf ihren Reibflächen unter 300°C, also in einem Bereich, in welchem kaum Belagabrieb auftritt.
Nachteilig bei den Vollbelagscheibenbremsen ist jedoch der Umstand, daß zum Reibbelagwechsel - wenn dieser auch seltener erforderlich wird - die Bremse für den Wechsel der Beläge geöffnet werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse mit gutem Wärmeabführvermögen und geringer Bremsbelagabnutzung zur Verfügung zu stellen, die eine einfache und schnell durchzuführende Wartung erlaubt.
Ausgehend von einer Scheibenbremse der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß außerhalb des Bremsgehäuses ein oder mehrere, mit dem Radträger verbundene, radial offene Bremssättel angeord¬ net sind, welche auf den, die Sättel durchdringenden Schrauben axial beweglich aufgehängte, mit Reibbelag ausgerüstete Segmentbleche tragen, die durch die Sattelöffnungen eingesetzt und entfernt werden können und zur Bremsbetätigung zwischen den Segmentblechen an den Sattelschrauben axial beweglich die hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder mechanisch betätigten Zu- spanneinrichtungen angeordnet sind, welche zum Bremsen die Segmentbleche mit ihren Reibbelägen gegen die Innenlaufflächen der Bremsgehäuse drücken.
Durch diese Maßnahme gelingt es auf einfache Weise, die Wärmeabfuhr der be¬ kannten Teilbelagscheibenbremsen in Richtung einer Wärmeabfuhr über Konvektion positiv zu beeinflussen und damit den Abrieb der Bremsbeläge zu verringern. Zugleich jedoch wird durch den erfϊndungsge äßen Aufbau eine ein¬ fache Zugänglichkeit der Bremsanlage, hier insbesondere der Bremsbeläge in Richtung einer einfachen und schnellen Auswechslung zugänglich gemacht, was angesichts der Vielzahl betriebener Kraftfahrzeuge, auf die die Erfindung an¬ wendbar ist, einen besonderen Fortschritt darstellt.
Die Bremse kann einen oder auch mehrere Sättel mit pro Sattel einer oder mehrerer einzelnen Betätigungseinrichtungen aufweisen, die getrennt oder ge¬ meinsam über eine Ansteuerung erreichbar sein können, wobei jede der be¬ kannten Betätigungen möglich ist. Das Bremsgehäuse kann einstückig oder auch aus zwei Schalen zusammengesetzt sein. In besonders bevorzugter Ausführung besteht das Bremsgehäuse aus Leichtmetall, insbesondere partikelverstärktem Aluminium. Die Reibfläche des Bremsgehäuses können mit AI2O3 beschichtet sein. Die die Reibflächen aufweisenden Bereiche des Bremsgehäuses laufen vor¬ zugsweise nach radial innen gesehen in kegeligen Verbindungsrohrstücken aus welche innerhalb des Gehäuses durch Rippen miteinander verbunden sind und den Bremsgehäuseauβenlippen gegenüberliegen.
In weiterhin besonders bevorzugter Ausführung ist vorzugsweise die Hinterrad¬ bremse mit einer Halte- oder Parkbremseinrichtung versehen, die vorzugsweise zwischen zwei am Umfang versetzt angeordneten hydraulisch oder elektrisch zugespannten Einzelbetätigungseinrichtungen untergebracht ist. Diese vorzugs¬ weise handbetätigte Halte- oder Parkbremse kann eine mechanisch zuspannbare Betätigungseinrichtung dergestalt aufweisen, daß sie zwei mit gegenläufig an¬ steigenden Schrägbahnen ausgerüstete, durch Bowdenzug verdrehbare sowie durch Kugeln auf jeder Betätigungsseite abgestützten Betätigungsringe aufweist, welche in ihren Schrägbahnen Betätigungskugeln umfassen die bei der Betätigung durch einen Seilzug den auf jeder Seite abgestützten Reibschluß zwischen den Belagträgern mit den Anlaufflächen des Bremsgehäuses herstellen.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungs¬ beispielen nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel nach der Linie I-I in Figur 2;
Figur 2 eine teilgeschnittene Seitenansicht des ersten Ausführungs¬ beispiels mit einem hydraulisch betätigten Zuspannein- richtungen aufweisenden Bremssattel;
Figur 3 ein aus dem Sattel herausgenommenes Segmentblech des
Ausführungsbeispieles nach den Figuren 1 und 2;
Figur 4 eine Teilschnittdarstellung ähnlich Figur 1 eines zweiten
Ausführungsbeispieles mit elektromagnetischer Be¬ tätigungseinrichtung; Figur 5 ein vergrößerter Teilschnitt eines dritten Ausführungs¬ beispieles unter Verwendung von Leichtmetall, insbe¬ sondere partikelverstärktem Aluminium;
Figur 6 eine Hinterradbremsausführung anhand des Beispiels ge¬ mäß Figur 5 mit einer Feststellberemseinrichtung;
Figur 7 eine Einzel-Teilschnittansicht aus Figur 6;
Figur 8 einen Teilschnitt nach der Linie Vm-Vm in Figur 6;
In den Abbildungen . 1 und 2 ist eine hydraulisch betätigte Kraftwagenbremse dargestellt. Fig. 1 zeigt den in . 2 mit I-I gekennzeichneten Querschnitt durch ein mit der Bremse ausgerüstetes Kraftwagenrad dar. Das Rad 14 ist durch Radbol¬ zen I44 über das einteilige, mit radialen Rippen l\ ausgerüstete Bremsgehäuse 1 mit der Radnabe 43, welche über Schrägrollenlager 42 auf dem Zapfen 4j des Radträgers 4 abgestützt ist, verschraubt. An letzterem ist über den einen Rohr¬ fortsatz 5 der Bremssattel 7 befestigt, der mittels Schrauben die mit Reibbelag ausgerüsteten Segmentbleche 11, die nach entfernten Schrauben 10 aus der Sattel¬ öffnung 1 herausgezogen werden können, trägt.
Durch die Schrauben 10 wird auch die aus einem Leichtmetallgehäuse mit darin untergebrachten, durch Gummiringe 12γ abgedichteten Kolben 121 bestehende Zuspanneinrichtung 12 in Umfangsrichtung gehalten. Beim Belagwechsel stützt sich die Zuspanneinrichtung durch Fortsätze 122 im Freiraum des Sattels ab.
Zum Bremsen wird das in den Zylinderräumen der Zuspanneinrichtungen be¬ nötigte, zusätzliche Drucköl über die Anschlußstutzen 123 und 124 sowie die Bohrungen 125 und 12g zugeführt. Die je Sattel angeordneten drei Zylinder sind durch eine Brücke 12g, in der auch die Ölbohrungen 125 und 12o. angeordnet sind, verbunden. Die elektrische Betätigungslösung gemäß Fig. 4 kann ebenfalls wie die hydrauli¬ sche Zuspannung durch mehrere, aneinandergereihte Einzelelemente erfolgen. Der Sattelaufbau entspricht auch in diesem Fall dem der hydraulischen Zuspan¬ nung in Fig. 2.
In Beispiel Fig. 4 ist das Bremsgehäuse aus zwei symmetrischen Teilen 2 und 3 zusammengesetzt, wodurch Gießen und Bearbeiten erleichtert werden, ohne das thermische Verhalten zu verändern.
Die elektromagnetische Betätigung dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht wie bei der hydraulischen Lösung wiederum aus drei in Umfangsrichtung aneinandergesetzten gleichen Einzelbetätigungen, welchen folgender Einzelaufbau zugrundeliegt.
Das die Magnetspule IS tragende Gehäuseteil 16 erzeugt bei Bremsbetätigung eine Abstützkraft auf das Bremssegment 11 welches beim Bremsen an der Bremsgehäusehälfte 2 anliegt. Die vom Magnetanker 17 aufgenommene Axial¬ kraft wird von der am Gehäuseteil 16 sowie am Ankerteil 17 in beiden Längs¬ richtungen anliegenden Tellerfeder 18 durch ein topfförmiges Druckstück 19 übersetzt übertragen. Da Aktio gleich Reaktio ist, wird die durch den Federteller übertragene, entsprechend vergrößerte Zugspannkraft - allerdings bei verlänger¬ tem Ankerweg - auf beide Bremssegmente übertragen. Dadurch wird der axial vorhandene Platz ohne die zylindrische Magnetspule im Durchmesser vergrößern zu müssen, ausgenutzt.
Eine elektrische Bremsbetätigung weist gegenüber einer hydraulischen den Vor¬ teil einer reduzierten Hysterese auf, wodurch Betätigung und ABS verbessert werden können.
In noch weiterer Ausbildung der Erfindung wird das umlaufende, radial verrippte Bremsgehäuse einstückig und vorzugsweise aus partikelverstärktem Aluminium hergestellt, wobei die Reibflächenpartien des Gehäuses an ihrem Innendurch- messer durch Rippen verbunden sind, welche den Gehäuseradialrippen gegen¬ überliegen (Fig. 5).
Bei diesem in Fig. 5 bis 8 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Hinterradbremse, bei der zwei Druckelemente in Hydraulikbetätigung und ein dazwischen angeordnetes, in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Schnitten wiedergegebenes mechanisch betätigtes Druckelement, welches ebenso wie die Hydraulikelemente dieselben Reibbelagelemente beaufschlagen. Während die Vorderradbremsen drei in Fig. 5 im Querschnitt dargestellte Elemente aufweise, besitzt die Hinterradbremse deren zwei und in der Mitte davon die als mechanisch zugespannte, als Halte- und im Gefahrfall als mechanische Betriebs¬ bremse dienende, durch Bowdenzug bediente Lösung.
In den Abbildungen Fig. 5 bis 8 ist das Leichtmetallrad mit 20, der letzteres so¬ wie das umlaufende Bremsgehäuse 22 tragende Achsflansch mit 21 gekennzeich¬ net. Das Leichtmetall-Bremsgehäuse 22 ist derart aufgebaut daß die Reibflächen¬ partien des Bremsgehäuses am inneren Durchmesser der Reibflächen in kegeligen Ausbildungen 223 und 224 auslaufen, die innerhalb des Bremsgehäuses durch Rippen 221 miteinander verbunden sind und den Bremsgehäuseaußenrippen gegenüberliegen. Der am festen Achsflansch 23 befestigte Leichtmetallsattel 24 trägt an den Gewindebolzen 241 die mit Reibbelag ausgerüsteten Bremsbacken 25 und 26. Das Sattelgehäuse 27 trägt beiderseits der mechanischen Zuspannung die durch Dichtringe 28 abgedichteten Betätigungskolben 29, welche bei der Fu߬ bremsung die Bremsbacken 25 und 26 anlegen.
Die mechanische Zuspannung besteht aus zwei mit in Umfangsrichtung ansteigen¬ den Schrägbahnen - deren abgewickeltes Profil in Fig. 7 veranschaulicht ist - ausgerüsteten Blechringen 30 und 31, welche über Zentrierkugeln 252 aur^ a ^en Bremsbacken befestigten Zentrierbolzen 251 und 261 gelagert sind.
Ein Bowdenzug 34, 35 verdreht bei betätigen Handbremse die beiden Blechringe 30, 31 gegeneinander und erzeugt den Anpreßdruck der beiden Bremsbacken 25 und 26 am Bremsgehäuse. Die Bremse ist dadurch angezogen.

Claims

- βANSPRUCHE
1. Scheibenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge vorzugsweise für
Personenkraftfahrzeuge mit verripptem, ein- oder zweiteiligem, umlaufenden, nach außen offenem Bremsgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Bremsgehäuses (1; 2, 3) ein oder mehrere, mit dem Radträger (4) verbundene, radial offene Bremssättel (7) angeordnet sind, welche auf den, die Sättel durchdringenden Schrauben (10) axial beweglich aufgehängte, mit Reibbelag ausgerüstete Segmentbleche (11) tragen, die durch die Sattelöffnungen (7 , 9j) eingesetzt und entfernt werden können und zur Bremsbetätigung zwischen den Segmentblechen (11) an den Sattelschrauben (10) axial beweglich die hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder mechanisch betätigten Zuspanneinrichtungen (12, 13, 14) angeordnet sind, welche zum Bremsen die Segmentbleche (11) mit ihren Reibbelägen gegen die Innenlaufflächen der Bremsgehäuse (1, 2, 3) drücken.
2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung durch in einem Sattel (12, 13) untergebrachte Einzelbetäti¬ gungen erfolgt.
3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
Ersatzblatt daß die Einzelbetätigungen an getrennte Betätigungskreise angeschlossen sind.
4. Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung elektromagnetisch erfolgt.
5. Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsgehäuse einstückig ausgebildet ist.
6. Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsgehäuse aus Leichtmetall, insbesondere partikelverstärktem Aluminium, besteht.
7. Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsgehäuse auf den Reibflächen A^Oß-beschichtet ist.
8. Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibflächenpartien des Bremsgehäuses am Innendurchmesser der Reib¬ flächen in kegelige Verbindungsrohrstücke 223 und 224 auslaufen, welche inner¬ halb des Gehäuses durch Rippen 22j miteinander verbunden sind und den Bremsgehäuseaußenrippen gegenüberliegen.
9. Scheibenbremse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei am Umfang versetzt angeordneten hydraulisch oder elektrisch zugespannten Einzelbetätigungen eine vorzugsweise als Halte- oder Parkbremse dienende mechanisch zuspannbare Betätigungseinrichtung untergebracht ist, welche aus zwei mit gegenläufig ansteigenden Schrägbahnen 30j, 311 ausge¬ rüsteten, durch Bowdenzug 33 bis 35 verdrehbaren sowie durch Kugeln 252 un(1
Ersatzblatt 262 auf jeder Betätigungseite abgestützten Betätigungsringen besteht, welche in ihren Schrägbahnen Betätigungskugeln 35 umfassen, die bei der Betätigung durch einen Seilzug 33, 34, 36 den auf jeder Seite abgestützten Reibschluß zwischen den Belagträgern 25 und 26 mit den Anlaufflächen des Bremsgehäuses 22 her¬ stellen.
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