WO2023041252A1 - Scheibenbremse für ein nutzfahrzeug - Google Patents

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Dimitrij Habermann
Alexander Asen
Thomas Eichler
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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    • 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
    • F16D55/224—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
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    • F16D55/226—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 in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper disc brakes
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    • F16D55/227—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 in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper disc brakes the axial movement being guided by one or more pins engaging bores in the brake support or the brake housing by two or more pins

Definitions

  • the invention relates to a disc brake for a commercial vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the brake caliper of a generic disc brake is slidably held on a brake carrier on the vehicle, for which purpose guide rails are provided, each consisting of a guide bush and a screw guided therein and screwed into a threaded bore of the stationary, i.e. vehicle-side brake carrier, usually in a brake carrier horn.
  • the respective guide bush rests with an end face on the associated surface of the brake carrier, with a high-strength screw being used as the screw, which presses the guide bar against the brake carrier under pretension.
  • Brake carriers are often used whose surface facing the guide bushes is provided with a friction-reducing coating, for example made of zinc phosphate.
  • DE 10 2013 109 673 A1 proposes installing a securing element between the guide bush and the brake carrier To arrange the form of two wedge lock washers, the peripheral wedge surfaces engage in the sense of a toothing.
  • the invention is based on the object of further developing a disc brake of the generic type in such a way that its functional and operational reliability is improved with little design and manufacturing complexity.
  • the solution to the problem according to the invention consists in principle in increasing the surface pressure in the contact area of the guide bushing on the brake carrier, i.e. on the associated brake carrier horn, with the result of an increase in the coefficient of friction, which effectively prevents twisting of the guide bushing as long as the screw causes a corresponding contact pressure .
  • This frictional connection is also given when the surface of the brake carrier in the contact area is provided with a coating that reduces the coefficient of friction, as described in the prior art, for example in the form of zinc phosphate.
  • the guide bushing at least the projection according to the invention, consists of a harder material than the brake carrier, with either the guide bushing being made entirely of harder steel or the projection being harder as a result of appropriate treatment.
  • the contact area between the guide bushing and the brake carrier for example, with a friction-increasing paste or with a hardening coating, the latter forming a contact surface in the contact area of the projection, possibly also in the adjacent area Area of the face of the guide bush.
  • a friction-increasing paste or with a hardening coating the latter forming a contact surface in the contact area of the projection, possibly also in the adjacent area Area of the face of the guide bush.
  • an insert that increases the coefficient of friction can be provided on the end face of the guide bush.
  • the projection itself can be designed differently with regard to its cross-section, for example as a sharp-edged ridge with a triangular cross-section or as a projection with a flat surface. In any case, the higher surface pressure means that this projection digs into the brake carrier, so to speak.
  • the arrangement of the projection can also be different.
  • To center the guide bushing it is known to provide the end with a molded collar that is inserted into a countersink in the threaded bore of the brake carrier, while the annular contact surface of the guide bushing adjacent to the collar rests against the adjacent outer side of the brake carrier.
  • the projection according to the invention is formed on the ring-shaped contact surface, alternatively on the outer edge area or approximately in the middle of the contact surface.
  • this ridge can be designed in cross section as an isosceles triangle or only with a bevel.
  • the burr in conjunction with the screw pretensioning force, causes a stress concentration radially outwards, i.e. on the contact surface of the guide bush and, via a maximum lever arm, a significant increase in the resistance moment in the torsional direction, compared to a moment acting from the outside on the guide rail.
  • a particular advantage of the invention is also to be considered that the guide bushing can be produced with little outlay in terms of production technology, which is significant insofar as disc brakes are manufactured as series parts in large numbers.
  • the invention therefore meets the requirements for cost optimization to a large extent. This is also helped by the fact that the guide bushing according to the invention can be retrofitted into brake carriers that have already been installed, so that a corresponding disc brake can be retrofitted, especially since no special processing of the brake carrier is required for this.
  • FIG. 1 shows a brake carrier with mounted guide rails in a sectional, perspective view
  • Fig. 2 shows the connection area of a guide bar with a
  • Fig. 3 shows an enlarged section of the connection area, corresponding to indication III in Fig. 2
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the invention in the area where the guide bar is connected to a brake carrier
  • FIG. 7 shows the guide bushing according to FIG. 6 in a perspective view.
  • 1 shows a brake carrier 1 which is held stationary on a vehicle during operation and has brake carrier horns 5 lying opposite one another, on which brake pads (not shown) of a disc brake rest.
  • Guide rails 2 are attached to two aligned opposite brake carrier horns 5, for which purpose a screw 4 is guided through a cylindrical guide bushing 3 of the guide rail 2 and screwed into a threaded bore 8 (FIG. 2) of the associated brake carrier horn 5.
  • a brake caliper not shown, which is also known as a sliding caliper, is mounted in an axially displaceable manner on these guide rails 2 .
  • a hexagon socket screw is preferably used as the screw 4 , the head of which rests in a depression in the guide bushing 3 .
  • the guide bushing 3 On its front side facing the brake carrier 1 , the guide bushing 3 has, as can be seen very clearly in FIG.
  • the end face of the guide bushing 3 facing the brake carrier horn 5, namely a contact surface 9 extending radially from the collar 6, has a circumferential projection 10, in the example designed as a ridge, which is arranged in the radial end region of the contact surface 9 assigned to the lateral surface of the guide bushing 3.
  • FIG 3 shows the projection 10, which is triangular in cross section in the example, in an enlarged representation, it also being possible to see that the projection 10 is pressed into the surface of the brake carrier horn 5, with material deformation of the brake carrier 1.
  • FIGS. 2 and 3 The example of the projection 10 shown in FIGS. 2 and 3 is shown again in FIG. 4, the formation of the projection 10 as a ridge being clearly recognizable.
  • FIG. 5 which shows the end region of the guide bushing 3 provided with the projection 10
  • the projection 10 designed as a ridge is formed approximately in the middle of the radial contact surface 9.
  • FIGS. 6 and 7 show the connection area of the guide bushing 3 with the brake carrier horn 5 in section.
  • Figure 7 which shows a view comparable to Figures 4 and 5, it can be seen that the projection 10 has a flat shape arranged on the outer edge area of the contact surface 9, resulting in a high surface pressure in the contact area of the projection 10 on the surface of the brake carrier horn 5 is reached.

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

Eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel, der an einem ortsfesten Bremsträger (1) durch zwei Führungsholme (2) verschiebbar gehalten ist, wobei jeder Führungsholm (2) eine mit dem Bremsträger (1) mittels einer in eine Gewindebohrung (8) des Bremsträgers (1) eingedrehten Schraube (4) verbundene Führungsbuchse (3) aufweist, die verdrehsicher am Bremsträger (1) gehalten ist, ist so ausgebildet, dass die am Bremsträger (1) anliegende Stirnseite der Führungsbuchse (3) ei-nen umlaufenden Vorsprung (10) aufweist, der an die zugeordnete Oberfläche des Bremsträgers (1) gepresst ist.

Description

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Der Bremssattel einer gattungsgemäßen Scheibenbremse ist verschiebbar an einem fahrzeugseitigen Bremsträger gehalten, wozu Führungsholme vorgesehen sind, die jeweils aus einer Führungsbuchse und einer darin geführten, in eine Gewindebohrung des ortsfesten, d.h. fahrzeugseitigen Bremsträgers, üblicherweise in ein Bremsträgerhorn, eingedrehten Schraube besteht.
Die jeweilige Führungsbuchse liegt mit einer Stirnseite an der zugeordneten Oberfläche des Bremsträgers an, wobei als Schraube eine hochfeste Schraube Verwendung findet, die unter Vorspannung den Führungsholm an den Bremsträger anpresst.
Vielfach kommen Bremsträger zum Einsatz, deren den Führungsbuchsen zugewandte Oberfläche mit einer reibwertreduzierenden Beschichtung versehen ist, beispielsweise aus Zinkphosphat.
Jedoch erhöht sich damit, aufgrund des verminderten Reibschlusses, zwischen der Führungsbuchse und dem Bremsträger das Risiko einer Verdrehung der Führungsbuchse, die zu einem Verlust der Vorspannkraft der Schraube und letztendlich zu deren Lösen führen kann.
Daraus ergibt sich eine Einschränkung der Betriebs- bzw. der Funktionssicherheit der Scheibenbremse insgesamt, da ein Lösen der Verschraubung in letzter Konsequenz zu einem Totalausfall der Bremse führt. Eine Scheibenbremse ist ein sicherheitsrelevantes Bauteil, so dass diese Gefährdung eine inakzeptable Situation darstellt.
Um hier Abhilfe zu schaffen, ist in der DE 10 2013 109 673 A1 vorgeschlagen, zwischen der Führungsbuchse und dem Bremsträger ein Sicherungselement in Form von zwei Keilsicherungsscheiben anzuordnen, deren umfängliche Keilflächen im Sinne einer Verzahnung ineinander greifen.
Durch diese Konstruktion wird zwar eine Verdrehsicherung erreicht, allerdings nur unter Bereitstellung zusätzlicher Bauteile, nämlich der besagten Keilsicherungsscheiben, deren Beschaffung mit zusätzlichen Kosten verbunden ist, was dem steten Bemühen einer Kostenoptimierung entgegensteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Funktions- und Betriebssicherheit mit geringem konstruktivem und fertigungstechnischem Aufwand verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht prinzipiell darin, die Flächenpressung im Anlagebereich der Führungsbuchse am Bremsträger, das heißt am zugeordneten Bremsträgerhorn, zu erhöhen, mit der Folge einer Reibwerterhöhung, durch die ein Verdrehen der Führungsbuchse wirksam verhindert wird, solange die Schraube einen entsprechenden Anpressdruck bewirkt.
Dieser Reibschluss ist auch dann gegeben, wenn die Oberfläche des Bremsträgers im Anlagebereich mit einer, wie zum Stand der Technik beschrieben, reibwertreduzierenden Beschichtung versehen ist, beispielsweise in Form von Zinkphosphat.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Führungsbuchse, zumindest der erfindungsgemäße Vorsprung, aus einem härteren Material als der Bremsträger, wobei entweder die Führungsbuchse insgesamt aus einem härteren Stahl gefertigt ist oder der Vorsprung durch entsprechende Behandlung härter ist.
Denkbar ist den Anlagebereich zwischen der Führungsbuchse und dem Bremsträger beispielsweise mit einer reibwerterhöhenden Paste oder mit einer aushärtenden Beschichtung zu versehen, letzteres im Anlagebereich des Vorsprungs, gegebenenfalls auch im angrenzenden, eine Anlagefläche bildenden Bereich der Stirnseite der Führungsbuchse. Als weitere Alternative zur Reibwerterhöhung kann eine den Reibwert erhöhende Einlage an der Stirnseite der Führungsbuchse vorgesehen sein.
Der Vorsprung selbst kann hinsichtlich seines Querschnitts unterschiedlich gestaltet sein, beispielsweise als scharfkantiger Grat mit einem dreieckigen Querschnitt oder als Vorsprung mit einer planen Fläche. In jedem Fall führt die höhere Flächenpressung dazu, dass sich dieser Vorsprung in den Bremsträger sozusagen eingräbt.
Die Anordnung des Vorsprungs kann gleichfalls unterschiedlich sein. Zur Zentrierung der Führungsbuchse ist es bekannt, diese endseitig mit einem angeformten Bündchen zu versehen, das in eine Senkung der Gewindebohrung des Bremsträgers eingefügt ist, während die dem Bündchen benachbarte, ringförmige Anlagefläche der Führungsbuchse an der benachbarten Außenseite des Bremsträgers anliegt. Der Vorsprung nach der Erfindung ist an der ringförmigen Anlagefläche ausgebildet und zwar alternativ am äußeren Randbereich oder etwa mittig der Anlagefläche.
Bei einer Ausbildung des Vorsprungs als Grat, d.h. mit einer umlaufenden scharfen Kante, kann dieser Grat im Querschnitt als gleichschenkliges Dreieck ausgebildet sein oder lediglich mit einer Schräge. Dabei bewirkt der Grat in Verbindung mit der Schraubenvorspannkraft eine Spannungskonzentration radial außen, d.h. an der Anlagefläche der Führungsbuchse und über einen maximal wirkenden Hebelarm eine deutliche Erhöhung des Widerstandsmoments in Torsionsrichtung, gegenüber einem von außen auf den Führungsholm einwirkendes Moment.
Eine Erhöhung des Widerstandsmomentes, ähnlich wie die Kegelaufnahme eines Bohrfutters, ergibt sich auch bei der Ausbildung des Vorsprungs als scharfkantiger Grat, der durch die Schraubenvorspannkraft die Oberfläche des Bremsträgers plastisch verformt.
Als besonderer Vorteil der Erfindung ist überdies anzusehen, dass die Führungsbuchse mit geringem fertigungstechnischem Aufwand zu realisieren ist, was insoweit bedeutsam ist, als Scheibenbremsen als Serienteile in großen Stückzahlen hergestellt werden. Die Erfindung erfüllt daher in hohem Maße die Forderungen nach einer Kostenoptimierung. Hierzu trägt auch bei, dass die erfindungsgemäße Führungsbuchse nachträglich in bereits montierte Bremsträger eingebaut werden kann, so dass eine entsprechende Scheibenbremse nachgerüstet werden kann, zumal keine besondere Bearbeitung des Bremsträgers hierzu erforderlich ist.
Auch der nun mögliche Verzicht auf separate Sicherungsmittel, wie auf die zum Stand der Technik beschriebenen Keilsicherungsscheiben, führt zu einer Kostenminimierung.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Bremsträger mit montierten Führungsholmen in einer geschnittenen, perspektivischen Ansicht
Fig. 2 den Verbindungsbereich eines Führungsholms mit einem
Bremsträger in einer geschnittenen Seitenansicht
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt auf den Verbindungsbereich, entsprechend der Angabe III in Fig. 2
Fig. 4 und Fig. 5 jeweils unterschiedliche Ausführungsvananten der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung im Verbindungsbereich des Führungsholms mit einem Bremsträger
Fig. 7 die Führungsbuchse gemäß der Fig. 6 in einer perspektivischen Ansicht. In der Fig. 1 ist ein in Funktion ortsfest an einem Fahrzeug gehaltener Bremsträger 1 dargestellt, der sich gegenüberliegende Bremsträgerhörner 5 aufweist, an denen nicht gezeigte Bremsbeläge einer Scheibenbremse anliegen.
An zwei sich fluchtend gegenüberliegenden Bremsträgerhörnern 5 sind Führungsholme 2 befestigt, wozu durch eine zylindrische Führungsbuchse 3 des Führungsholms 2 eine Schraube 4 geführt ist, die in eine Gewindebohrung 8 (Figur 2) des zugeordneten Bremsträgerhoms 5 eingedreht ist.
Auf diesen Führungsholmen 2 ist axial verschiebbar ein nicht dargestellter Bremssattel gelagert, der auch als Schiebesattel bekannt ist.
Als Schraube 4 kommt bevorzugt eine Innensechskantschraube zum Einsatz, die mit ihrem Kopf in einer Senkung der Führungsbuchse 3 einliegt.
Auf ihrer dem Bremsträger 1 zugewandten Stirnseite weist die Führungsbuchse 3, wie in der Figur 2 sehr deutlich zu erkennen ist, ein durchmesserkleineres Bündchen 6 auf, das in einer Senkung 7 der Gewindebohrung 8 einliegt.
Die dem Bremsträgerhorn 5 zugewandte Stirnseite der Führungsbuchse 3 und zwar eine radial vom Bündchen 6 ausgehende Anlagefläche 9 weist einen umlaufenden Vorsprung 10 auf, im Beispiel als Grat ausgebildet, der in dem der Mantelfläche der Führungsbuchse 3 zugeordneten radialen Endbereich der Anlagefläche 9 angeordnet ist.
In der Fig. 3 ist der Vorsprung 10, der im Beispiel im Querschnitt dreieckig ist, in einer vergrößerten Darstellung erkennbar, wobei auch zu sehen ist, dass der Vorsprung 10 in die Oberfläche des Bremsträgerhoms 5 eingepresst ist, unter Materialverformung des Bremsträgersl .
Das in den Fig. 2 und 3 gezeigte Beispiel des Vorsprungs 10 ist in der Fig. 4 nochmals abgebildet, wobei die Ausbildung des Vorsprungs 10 als Grat deutlich erkennbar ist.
In der Fig. 5, die den mit dem Vorsprung 10 versehenen Endbereich der Führungsbuchse 3 wiedergibt, ist der als Grat ausgebildete Vorsprung 10 etwa in der Mitte der radialen Anlagefläche 9 ausgebildet. Eine weitere Variante des Vorsprungs 10 ist in den Figuren 6 und 7 erkennbar, wobei die Figur 6 den Verbindungsbereich der Führungsbuchse 3 mit dem Bremsträgerhorn 5 geschnitten wiedergibt. Insbesondere in der Figur 7, die eine mit den Figuren 4 und 5 vergleichbare Ansicht zeigt, ist zu erkennen, dass der Vorsprung 10 eine flache, am Außenrandbereich der Anlagefläche 9 angeordnete Form aufweist, wodurch eine hohe Flächenpressung im Anlagebereich des Vorsprungs 10 an der Oberfläche des Bremsträgerhoms 5 erreicht ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Bremsträger
2 Führungsholm 3 Führungsbuchse
4 Schraube
5 Bremsträgerhorn
6 Bündchen
7 Senkung 8 Gewindebohrung
9 Anlagefläche
10 Vorsprung

Claims

- 8 - Ansprüche
1 . Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel, der an einem ortsfesten Bremsträger (1 ) durch zwei Führungsholme (2) verschiebbar gehalten ist, wobei jeder Führungsholm (2) eine mit dem Bremsträger (1) mittels einer in eine Gewindebohrung (8) des Bremsträgers (1) eingedrehten Schraube (4) verbundene Führungsbuchse (3) aufweist, die verdrehsicher am Bremsträger (1) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die am Bremsträger (1 ) anliegende Stirnseite der Führungsbuchse (3) einen umlaufenden Vorsprung (10) aufweist, der an die zugeordnete Oberfläche des Bremsträgers (1) gepresst ist.
2. Scheibenbremse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (10) härter ist als das Material des Bremsträgers (1 ), insbesondere gehärtet ist.
3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlagefläche (9) der Führungsbuchse (3) am Bremsträger (1 ) sowie der Vorsprung (10) mit einer reibwerterhöhenden Paste oder einer aushärtenden Beschichtung oder einer reibwerterhöhenden Einlage versehen sind.
4. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (10) als Grat ausgebildet ist.
5. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grat im Querschnitt dreieckig ist.
6. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (10) auf dem der Mantelseite der Führungsbuchse (3) zugeordneten Randbereich der Anlagefläche (9) vorgesehen ist. - 9 -
7. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (10) etwa im Mittenbereich der Anlagefläche (9) vorgesehen ist.
8. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grat im Querschnitt als gleichschenkliges oder ungleichschenkliges Dreieck ausgebildet ist.
9. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (10) eine abgeflachte Stirnfläche aufweist.
10. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbuchse (3) auf ihrer dem Bremsträger (1 ) zugewandten Stirnseite ein konzentrisches Bündchen (6) aufweist, das gegenüber der sich radial anschließenden, zur Mantelseite der Führungsbuchse (3) hin ersteckenden Anlagefläche (9) vorsteht und in einer Senkung (7) des Bremsträgers (1 ) eingefügt ist.
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