WO2023011995A1 - Scheibenbremse für ein nutzfahrzeug - Google Patents

Scheibenbremse für ein nutzfahrzeug Download PDF

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WO2023011995A1
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disc
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inclination
guide rails
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Markus GERHARDINGER
Markus MOLNAR
Michael Hidringer
Christian STÖGER
Josef ATZINGER
Christoph Friedrich
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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    • F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • F16D55/22—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
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    • F16D55/225—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads
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    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F16D65/183—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes with force-transmitting members arranged side by side acting on a spot type force-applying member

Definitions

  • the invention relates to a disc brake according to the preamble of claim 1 .
  • the brake caliper also referred to as a sliding caliper, being mounted so as to be axially displaceable in relation to a brake disc by means of guide rails which are fastened to a vehicle-side brake carrier.
  • the guide rails are usually fastened to the brake carrier by screwing and guided in sliding bushings of the brake caliper in such a way that the latter is axially displaced during braking in relation to a brake disc held non-rotatably on an axle of the vehicle.
  • Such moments arise, for example, in the case of a strongly off-centre point of application of force on the brake caliper, as can occur in ferry operations.
  • the weight of a brake cylinder held on the brake caliper also contributes to the unequal loading of the action-side brake pad, which occurs in particular with an application device that has a central brake plunger, with this brake plunger being aligned axially parallel to the axis of rotation of the brake disc.
  • the oblique wear also means that at least the action-side brake lining has to be replaced prematurely, since the inlet-side area of the brake lining has already reached a permissible wear limit when the opposite, ie outlet-side area has not yet reached the wear limit.
  • the invention is based on the object of further developing a disc brake of the generic type in such a way that the service life is increased and thus the operating costs are reduced and the functional reliability is improved.
  • this constructive configuration ensures that the application-side brake pad is pressed against the brake disc in a distributed manner over the friction surface with the same surface pressure in the event of braking.
  • the sum of the effective moments is positively influenced and a homogeneous pad wear is achieved.
  • the brake plunger which is held in a bridge as part of the application device and which forms a thread pairing with an internal thread of a threaded hole in the bridge, it is possible to achieve the inclined position of the brake plunger by suitably machining the threaded hole.
  • a further possibility of achieving the inclination of the brake plunger towards the run-in side of the brake disc consists in designing guide bores in the brake caliper, in which the guide rails are guided, to be correspondingly inclined. Since the caliper is usually made of cast iron, the guide bores can be modified accordingly during casting.
  • Said inclined positioning of the brake plunger can also be achieved by a correspondingly configured bearing point on the brake caliper side, on which a brake lever of the application device is supported with its eccentric, so that the opposite bridge-side bearing or the bridge itself, in which the brake plunger is held rotatably, is also inclined is positioned.
  • the angle at which the brake plunger is inclined is preferably ⁇ 5°, preferably 0.5° to 5°, relative to the axis of rotation of the brake disk.
  • An adjusting device which engages with the plunger can also be adapted to the inclined position of the brake plunger, with which an air play of the brake linings and the brake disc caused by wear is compensated for.
  • the inclination of the brake plunger runs in a horizontal and/or vertical plane when the disc brake is mounted, so that the arrangement of the brake plunger in the vertical plane remains unchanged.
  • FIGS. 2 and 3 each show an exemplary embodiment of the invention, also in a partially sectioned plan view.
  • a disc brake according to the prior art is shown in a schematic representation in FIG are.
  • the direction of rotation of the brake disc 2 when driving forward is indicated by an arrow.
  • the brake pad 3 on the application side is first pressed against the brake disc 2 by means of an application device 8, while the brake pad 3 on the reaction side is then pressed against the brake disc 2 due to the reaction forces caused by the moving brake caliper 1 being carried along.
  • Each brake lining 3 consists of a lining carrier plate 11 and a friction lining 12 attached thereto, which makes contact with the brake disc 2 when braking.
  • a pad retaining spring 9 is fastened to each of the pad carrier plates 11 and, in cooperation with a retaining bracket 10 , holds the brake pads 3 under prestress in a brake shaft of the brake caliper 1 or a brake carrier 14 on the vehicle.
  • the brake caliper 1 Relative to the axis of rotation of the brake disc 2, the brake caliper 1 is mounted so that it can move axially on guide rails 15, which are connected to the brake carrier 14.
  • the application device 8 has a brake plunger 4 which is arranged centrally and can be pressed axially displaceably against the brake lining 3 on the application side via a brake lever 13 , the brake lever 13 resting on the brake plunger 4 via a bearing ball.
  • This brake plunger 4 consists of a threaded spindle 6, with which an adjustment device 5 is connected to compensate for a clearance, and a threaded sleeve designed as an adjusting spindle 7, which engages with an internal thread in an external thread of the threaded spindle 6 and with its the front side facing the pad carrier plate 11 of the brake pad 3 on the application side is firmly connected to a plate-shaped pressure piece 16 which rests securely against the pad carrier plate 11 in the direction of rotation, so that the adjusting spindle 7 is held in place in a twisting test.
  • FIG. 2 shows a disc brake according to the invention in a partially sectioned plan view, with a brake plunger 4 which is mounted in a bridge 17 which can be displaced by means of the brake lever 13 against the brake lining 3 on the application side, i.e. the action side.
  • the brake plunger 4 is inclined towards the entry side of the brake disc 2, based on the forward direction of travel of the commercial vehicle indicated by the arrow, the entry side being on the right in the figure.
  • the angle of inclination a of the brake plunger 4, characterized by a dot-dash line Y, is ⁇ 5°, preferably 0.5° to 5°, in the example approximately 2°, relative to the axis of rotation X of the brake disc 2.
  • the brake plunger 4 which is rotatably held in the bridge 17 via a pair of threads, is inclined towards the inlet side of the brake disc 2 by a corresponding design of the pair of threads brake plunger 4/bridge 17, with the threaded bore of the bridge 17 correspondingly inclined.
  • FIG. 1 Another way of achieving the inclined course of the brake plunger 4 is illustrated in FIG.
  • the guide rails 15 are aligned according to the inclination specified according to the invention, which is achieved in that the guide bore of the brake caliper 1 and aligned with a threaded bore in the brake carrier 14, into which a screw of the guide rail 15 is screwed, runs inclined.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (2) übergreifenden Bremssattel (10), der, bezogen auf die Bremsscheibe (2), auf mit einem fahrzeugseitigen Bremsträger (14) verbundenen Führungsholmen (15) axial verschiebbar gehalten ist, wobei mittels einer einen schwenkbaren Bremshebel (13) und mindestens einen Bremsstempel (4) aufweisenden Zuspanneinrichtung (8) bei einer Bremsung ein aktionsseitiger, im Bremsträger (14) gelagerter Bremsbelag (3) gegen die Bremsscheibe (2) pressbar ist, ist so ausgebildet, dass der mindestens eine zentrale Bremsstempel (4), bezogen auf die Vorwärtsfahrrichtung des Nutzfahrzeuges zur Einlaufseite der Bremsscheibe (2) hin geneigt verläuft.

Description

BESCHREIBUNG
Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Gattungsgemäße Scheibenbremsen kommen insbesondere bei schweren Nutzfahrzeugen zum Einsatz, wobei der auch als Schiebesattel bezeichnete Bremssattel durch Führungsholme, die an einem fahrzeugseitigen Bremsträger befestigt sind, bezogen auf eine Bremsscheibe, axial verschiebbar gelagert ist.
Dabei sind die Führungsholme am Bremsträger üblicherweise durch Verschrauben befestigt und in Gleitbuchsen des Bremssattels so geführt, dass dieser, bezogen auf eine an einer Achse des Fahrzeugs verdrehsicher gehaltenen Bremsscheibe bei einer Bremsung axial verschoben wird.
Im Fährbetrieb, vornehmlich bei Vorwärtsfahrten, ergeben sich jedoch aus der Vielzahl auftretender Belastungen Momente, die zu einem erhöhten Belagverschleiß in Form eines Schrägverschleißes des aktionsseitigen, d.h. zuspannseitigen Bremsbelages im Bereich der Einlaufseite der Bremsscheibe führen.
Solche Momente ergeben sich beispielsweise bei einem stark außermittigen Kraftangriffspunkt am Bremssattel, wie er sich im Fährbetrieb einstellen kann.
Auch das Gewicht eines am Bremssattel gehaltenen Bremszylinders trägt zur Ungleichbelastung des aktionsseitigen Bremsbelages bei, die insbesondere bei einer Zuspanneinrichtung auftritt, die einen zentralen Bremsstempel aufweist, wobei dieser Bremsstempel achsparallel zur Rotationsachse der Bremsscheibe ausgerichtet ist.
Aus diesem Schrägverschleiß ergeben sich eine ganze Reihe von Nachteilen sowohl hinsichtlich des Betriebs der Scheibenbremse wie auch hinsichtlich der Standzeit der Bremsbeläge. Die Summe der genannten sich nachteilig auswirkenden Momente führt letztendlich dazu, dass der aktionsseitige Bremsbelag bei einer Bremsung ungleichmäßig belastet wird, so dass die Bremswirkung nicht in dem möglichen Umfang erreicht wird, woraus sich der genannte Schrägverschleiß ergibt.
Der Schrägverschleiß führt auch dazu, dass zumindest der aktionsseitige Bremsbelag vorzeitig ersetzt werden muss, da der einlaufseitige Bereich des Bremsbelags eine zulässige Verschleißgrenze bereits erreicht hat, wenn der gegenüberliegende, also auslaufseitige Bereich die Verschleißgrenze noch nicht erreicht hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass die Standzeit erhöht und damit die Betriebskosten gesenkt sowie die Funktionssicherheit verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Wie sich gezeigt hat, wird durch diese konstruktive Ausgestaltung erreicht, dass der zuspannseitige Bremsbelag im Fall einer Bremsung über die Reibfläche verteilt mit gleicher Flächenpressung an die Bremsscheibe gepresst wird. Die Summe der wirksamen Momente wird positiv beeinflusst und ein homogener Belagverschleiß erzielt.
In Konsequenz führt dies dazu, dass die Standzeit des Bremsbelages erhöht wird, woraus sich deutliche Kostenvorteile ergeben, da ein Bremsbelagwechsel nunmehr später erfolgen kann als dies bislang der Fall ist.
Anzumerken ist überdies, dass die Erfindung mit geringem fertigungstechnischem Aufwand zu realisieren ist. Konstruktiv gibt es verschiedene Lösungen um den Bremsstempel bzw. seine Positionierung im Sinne der Erfindung zu gestalten.
Bei Einsatz des Bremsstempels, der als Bestandteil der Zuspanneinrichtung in einer Brücke gehalten ist und der mit einem Innengewinde einer Gewindebohrung der Brücke eine Gewindepaarung bildet, besteht die Möglichkeit, über eine geeignete Bearbeitung der Gewindebohrung die Schrägstellung des Bremsstempels zu erreichen. Eine weitere Möglichkeit die Neigung des Bremsstempels hin zur Einlaufseite der Bremsscheibe zu erreichen, besteht darin, Führungsbohrungen des Bremssattels, in denen die Führungsholme geführt sind, entsprechend geneigt auszubilden. Da der Bremssattel üblicherweise aus Gusseisen besteht, können die Führungsbohrungen beim Gießen entsprechend modifiziert ausgebildet werden.
Die genannte geneigte Positionierung des Bremsstempels kann auch durch eine entsprechend konfigurierte bremssattelseitige Lagerstelle erfolgen, an der sich ein Bremshebel der Zuspanneinrichtung mit seinem Exzenter abstützt, so dass die gegenüberliegende brückenseitige Lagerung bzw. die Brücke selbst, in der der Bremsstempel verdrehbar gehalten ist, gleichfalls schräg positioniert ist.
Bevorzugt ist der Winkel, mit dem der Bremsstempel geneigt verläuft < 5°, vorzugsweise 0,5° bis 5°, bezogen auf die Rotationsachse der Bremsscheibe.
An die geneigte Stellung des Bremsstempels kann auch eine mit diesem in Eingriff stehende Nachstelleinrichtung angepasst sein, mit der ein verschleißbedingtes Lüftspiel der Bremsbeläge sowie der Bremsscheibe ausgeglichen wird.
Im Übrigen verläuft die Neigung des Bremsstempels bei montierter Scheibenbremse in einer horizontalen und/oder vertikalen Ebene, so dass die Anordnung des Bremsstempels in vertikaler Ebene unverändert bleibt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik in einer teilweise geschnittenen Draufsicht Figuren 2 und 3 jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenfalls in einer teilweise geschnittenen Draufsicht.
In der Figur 1 ist in schematischer Darstellung eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik abgebildet, mit einem eine Bremsscheibe 2 übergreifenden Bremssattel 1 , der als Schiebesattel ausgebildet ist und in dem zwei Bremsbeläge 3 angeordnet sind, die bei einer Bremsung gegen die rotierende Bremsscheibe 2 pressbar sind. Die Drehrichtung der Bremsscheibe 2 bei Vorwärtsfahrt ist durch einen Pfeil gekennzeichnet.
Bei der Bremsung wird zunächst der zuspannseitige Bremsbelag 3 mittels einer Zuspanneinrichtung 8 gegen die Bremsscheibe 2 gepresst, während nachfolgend, aufgrund der Reaktionskräfte durch Mitnahme des sich verschiebenden Bremssattels 1 der reaktionsseitige Bremsbelag 3 gegen die Bremsscheibe 2 gepresst wird.
Jeder Bremsbelag 3 besteht aus einer Belagträgerplatte 11 und einem darauf befestigten Reibbelag 12, der bei einer Bremsung die Bremsscheibe 2 kontaktiert.
An den Belagträgerplatten 11 ist jeweils eine Belaghaltefeder 9 befestigt, die im Zusammenwirken mit einem Haltebügel 10 die Bremsbeläge 3 unter Vorspannung im einem Bremsschacht des Bremssattels 1 oder eines fahrzeugseitigen Bremsträgers 14 hält.
Bezogen auf die Rotationsachse der Bremsscheibe 2 ist der Bremssattel 1 auf Führungsholmen 15, die mit dem Bremsträger 14 verbunden sind, axial verschieblich gelagert.
Die Zuspanneinrichtung 8 weist einen Bremsstempel 4 auf, der zentral angeordnet über einen Bremshebel 13 axial verschiebbar gegen den zuspannseitigen Bremsbelag 3 pressbar ist, wobei der Bremshebel 13 über eine Lagerkugel am Bremsstempel 4 anliegt.
Dieser Bremsstempel 4 besteht aus einer Gewindespindel 6, mit der eine Nachstelleinrichtung 5 zum Ausgleich eines Lüftspiels in Verbindung steht, sowie einer als Gewindehülse ausgebildeten Stellspindel 7, die mit einem Innengewinde in ein Außengewinde der Gewindespindel 6 eingreift und die mit ihrer der Belagträgerplatte 11 des zuspannseitigen Bremsbelages 3 zugewandten Stirnseite mit einem plattenförmigen Druckstück 16 fest verbunden ist, das an der Belagträgerplatte 11 in Drehrichtung gesichert anliegt, so dass die Stellspindel 7 verdrehtest gehalten ist.
In der Figur 2 ist in einer teilweise geschnittenen Draufsicht eine Scheibenbremse gemäß der Erfindung dargestellt, mit einem Bremsstempel 4, der in einer Brücke 17 gelagert ist, die mittels des Bremshebels 13 gegen den zuspannseitigen, d.h. aktionsseitigen Bremsbelag 3 verschiebbar ist.
Gemäß der Erfindung ist der Bremsstempel 4, bezogen auf die durch den Pfeil kenntlich gemachte Vorwärtsfahrrichtung des Nutzfahrzeuges zur Einlaufseite der Bremsscheibe 2 hin geneigt, wobei die Einlaufseite in der Abbildung rechtsseitig ist.
Der Neigungswinkel a des Bremsstempels 4, gekennzeichnet durch eine strichpunktierte Linie Y, beträgt < 5°, vorzugsweise 0,5° bis 5°, im Beispiel etwa 2°, bezogen auf die Rotationsachse X der Bremsscheibe 2.
Im Beispiel nach Figur 2 ist der Bremsstempel 4, der über eine Gewindepaarung verdrehbar in der Brücke 17 gehalten ist, in seiner Neigung hin zur Einlaufseite der Bremsscheibe 2 durch eine entsprechende Gestaltung der Gewindepaarung Bremsstempel 4/Brücke 17 erreicht, wobei die Gewindebohrung der Brücke 17 entsprechend schräg verläuft.
Eine andere Möglichkeit den geneigten Verlauf des Bremsstempels 4 zu erreichen, ist in der Figur 3 verdeutlicht.
Darin ist zu erkennen, dass die Führungsholme 15 entsprechend der erfindungsgemäß vorgegebenen Neigung ausgerichtet sind, was dadurch erreicht wird, dass die Führungsbohrung des Bremssattels 1 und fluchtend eine Gewindebohrung im Bremsträger 14, in die eine Schraube des Führungsholms 15 eingedreht ist, geneigt verläuft. Bezugszeichenliste
1 Bremssattel
2 Bremsscheibe
3 Bremsbelag
4 Bremsstempel
5 Nachstelleinrichtung
6 Gewindespindel
7 Stellspindel
8 Zuspanneinrichtung
9 Belaghaltefeder
10 Haltebügel
11 Belagträgerplatte
12 Reibbelag
13 Bremshebel
14 Bremsträger
15 Führungsholm
16 Druckstück
17 Brücke

Claims

7 Ansprüche
1. Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (2) übergreifenden Bremssattel (1 ), der, bezogen auf die Bremsscheibe (2), auf mit einem fahrzeugseitigen Bremsträger (14) verbundenen Führungsholmen (15) axial verschiebbar gehalten ist, wobei mittels einer einen schwenkbaren Bremshebel (13) und mindestens einen Bremsstempel (4) aufweisenden Zuspanneinrichtung (8) bei einer Bremsung ein aktionsseitiger, im Bremsträger (14) gelagerter Bremsbelag (3) gegen die Bremsscheibe (2) pressbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zentrale Bremsstempel (4), bezogen auf die Vorwärtsfahrrichtung des Nutzfahrzeuges zur Einlaufseite der Bremsscheibe (2) hin geneigt verläuft.
2. Scheibenbremse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsstempel (4) in eine Gewindebohrung einer Brücke (17) der Zuspanneinrichtung (8) eingedreht ist, wobei die Gewindebohrung entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) ausgerichtet ist.
3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsholme (15) entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) ausgerichtet sind.
4. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsholme (15) mit dem Bremsträger (14) verschraubt sind, wobei die Gewindebohrungen der Führungsholme (15) entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) verlaufen.
5. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des Bremsstempels (4) bei montierter Scheibenbremse in einer horizontalen Ebene verläuft. 8
6. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung (a) des Bremsstempels (4) < 5°, vorzugsweise 0,5° bis 5° beträgt, bezogen auf die Rotationsachse (X) der Bremsscheibe (2).
7. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremshebel (13) entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) gela- gert ist.
8. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrungen im Bremssattel (1 ) zur Führung der Führungsholme (15) entsprechend der Neigung des Bremsstempels (4) ausgerichtet sind.
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