DE3729154A1 - Scheibenbremsenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremsanordnung und insbesondere einen Tragmechanismus für die Bremsklötze bei Scheibenbremsen.

Fig. 1 veranschaulicht einen bisherigen Bremsklotz-Trag­ mechanismus bei einer Scheibenbremse des Einzelzylinder- Schwimmsatteltyps, umfassend ein an einem nicht darge­ stellten Fahrzeugaufbau befestigtes Tragelement 1, einen Bremssattel(körper) 2 und zwei Bremsklötze 3 a und 3 b. Letztere sind dabei jeweils in Öffnungsabschnitten oder Ausnehmungen 4 und 5 in einem inneren bzw. einem äußeren Tragteil 1 a bzw. 1 b des Tragelements 1 angeordnet. Äußere und innere Tragteile 1 a bzw. 1 b umfassen dabei eine nicht dargestellte Bremsscheibe. Der Bremsklotz 3 a weist an seiner in Drehrichtung der Bremsscheibe vorderen Stirn­ seite einen Eingreifansatz (Nase) 6 a auf. Wenn sich die Bremsscheibe in Pfeilrichtung dreht (Vorwärtsdrehung), greift der Eingreifansatz 6 a in eine zugeordnete, im Tragelement 1 ausgebildete Aussparung 5 ein, so daß die gesamte tangentiale Bremskraft auf die Aussparung 5 an der in Drehrichtung der Bremsscheibe vorderen Seite aus­ geübt oder übertragen wird. Für eine Rückwärtsdrehung der Bremsscheibe sind ein Eingreifansatz 6 b und eine zu­ geordnete Aussparung 4 vorgesehen.

Bei der Vorwärtsdrehung der Bremsscheibe werden somit bei Ausübung einer Bremskraft die Bremsklötze 3 a, 3 b nach vorn gedrückt (depressed) und dabei in tangentialer Richtung der Bremsscheibe in einen gewellten Zustand verformt. Dieser Zustand führt zu einem örtlichen oder einseitigen Verschleiß der Bremsbeläge jedes Bremsklotzes 3 a, 3 b und zudem zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Scheibenbremsanordnung, bei welcher eine Verformung (ein Verziehen) der Bremsklötze unter der Drehung der Brems­ scheibe bei Bremsbetätigung vermindert oder unterdrückt werden soll.

Diese Aufgabe wird bei einer Scheibenbremsanordnung mit einer Bremsscheibe, zwei einander zugewandten, auf beiden Seiten der Bremsscheibe angeordneten Bremsklotzanordnungen, einem an einem Fahrzeugaufbau befestigten Bremsklotzan­ ordnung-Tragelement und einer Antriebseinrichtung zum zwangsweisen Verschieben der einen Bremsklotzanordnung - relativ zur anderen in Axialrichtung der Bremsscheibe, erfindungsgemäß gelöst durch an einer radial einwärts ge­ richteten Kantenfläche jeder Bremsklotzanordnung vorge­ sehene erste Eingreif- oder Anlagemittel zum Aufnehmen oder Auffangen der von den Bremsklotzanordnungen ausge­ übten oder übertragenen Bremsdrehmomente, wobei die ersten Anlagemittel an zwei Stellen an den beiden Endabschnitten der radial einwärts gerichteten Kantenfläche der Brems­ klotzanordnungen vorliegen, am Tragelement vorgesehene erste Haltemittel zum Aufnehmen der Bremsdrehmomente von den ersten Anlagemitteln, während die ersten Haltemittel mit den ersten Anlagemitteln in Eingriff stehen, an einer radial auswärts gerichteten Außenkante jeder Bremsklotz­ anordnung vorgesehene zweite Eingriff- oder Anlagemittel zum Aufnehmen oder Auffangen der von den Bremsklotzan­ ordnungen ausgeübten oder übertragenen Bremsdrehmomente, wobei die zweiten Anlagemittel an zwei Stellen an oberen Eckabschnitten jeder Bremsklotzanordnung vorliegen, und am Tragelement vorgesehene, mit den zweiten Anlagemitteln in Eingriff stehende zweite Haltemittel zum Aufnehmen der Bremsdrehmomente von den ersten Anlagemitteln und zur Be­ grenzung einer radial auswärts gerichteten Bewegung der Bremsklotzanordnungen.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine zur Hälfte im Schnitt gehaltene Seitenan­ sicht eines bisherigen Bremsklotz-Tragmechanismus,

Fig. 2 eine Seitenansicht, von einer Bremsscheibe her gesehen, zur Darstellung der Innenseite eines Bremsklotz-Tragmechanismus gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Seitenansicht, von der Außenseite her ge­ sehen, zur Darstellung einer Außenseite des Tragmechanismus nach Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung von auf den Brems­ klotz gemäß den Fig. 2 und 3 einwirkenden Gegen­ wirk- und Rotationskräften,

Fig. 5 eine Darstellung der Wirkungsweise von ersten Ankerabschnitten,

Fig. 6A eine Seitenansicht einer Scheibenbremse, auf welche die Erfindung angewandt ist,

Fig. 6B eine Aufsicht auf die Scheibenbremse gemäß Fig. 6A und

Fig. 6C eine Seitenansicht der Scheibenbremse gemäß Fig. 6A, aus einer anderen Richtung gesehen.

Fig. 1 ist eingangs bereits erläutert worden.

Fig. 2 veranschaulicht einen Bremsklotz-Tragmechanismus bei einer Scheibenbremsenanordnung gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt einen Bremsklotz-Tragteil, von der Seite der Bremsscheibe her auf die Innenseite gesehen. Fig. 3 veranschaulicht den Tragmechanismus von der Außenseite her.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist ein Tragelement 9 mit einem inneren und einem äußeren Brückenteil (bridge portion) 10 bzw. 11 umgekehrt U-förmig ausgebildet, so daß es eine nicht dargestellte Bremsscheibe umgreift. Das Tragelement 9 ist an einem feststehenden Abschnitt eines nicht dar­ gestellten (Kraft-)Fahrzeugs über in beiden Enden des inneren Brückenteils 10 ausgebildete Schraubenbohrungen 11 a angebracht. Ein Kolben 13 zum Beaufschlagen eines innenseitigen Bremsklotzes ist in einem Bremssattel(körper) 12 geführt, der zwei Klauen 12 a zum Andrücken oder Mit­ nehmen eines außenseitigen Bremsklotzes 16 aufweist. Mit 14 ist eine Bremsklotzanordnung bezeichnet, die einen an einer Grundplatte (back plate) 15 befestigten Brems­ belag 16 aufweist. Die Grundplatte 15 liegt im wesent­ lichen in Form eines symmetrischen (Kreis-)Sektors vor. An den gegenüberliegenden Endabschnitten der Unterkante der Bremsklotzanordnung 14 sind zwei Anlagestufen 17 und 18 in einander zugewandter Lage ausgebildet. An den gegen­ überliegenden Endabschnitten der Oberkante der Grund­ platte 15 sind zwei Schultern 19 und 20 ausgebildet, die jeweils etwa einen rechten Winkel bilden.

In innerem und äußerem Brückenteil 10 bzw. 11 sind Öff­ nungen oder Ausnehmungen 21 bzw. 22 zur Halterung oder Aufnahme der Bremsklötze 16 ausgebildet, die jeweils an die Außenkontur der Bremsklotzanordnungen 14 angepaßt sind. Innerer und äußerer Brückenteil 10 bzw. 11 liegen jeweils an den Anlagestufen 17 und 18 an, um damit eine Rechts- und Linksverschiebung der Grundplatte, d.h. des (betreffen­ den) Bremsklotzes, zu begrenzen. Die von den Bremsklötzen 16 übertragenen Bremskräfte wirken somit auf erste Halte­ stufen 23 und 24 des inneren und des äußeren Brückenteils ein. An den beiden oberen Eckabschnitten der Ausnehmung 21 im inneren Brückenteil 10 und der Ausnehmung 22 im äußeren Brückenteil 11 sind weiterhin zweite Haltestufen 25 bzw. 26 zur Begrenzung der Links- und Rechtsbewegungen sowie der Aufwärts/Abwärtsbewegungen bzw. lotrechten Bewegungen der Grundplatte 15 und somit der Bremsklötze 16 ausgebildet, während die zweiten Haltestufen 25, 26 mit den Schultern 19, 20 des Bremsklotzes 16 in Berührung stehen und die von diesem übertragenen Bremskräfte aufnehmen. Die zwei­ ten Haltestufen 25, 26 liegen im wesentlichen auf einer ersten Linie, die senkrecht zu einer zweiten, ein Druck­ zentrum 0 des Kolbens 13 mit einem Drehzentrum der Brems­ scheibe verbindenden Linie und durch das Druckzentrum des Kolbens 13 verläuft. Bei 27 sind Bremsklotz-Leitplatten angedeutet, die jeweils höchst korrosionsbeständig und an einer Anlagefläche zwischen den Bremsklötzen 16 sowie den inneren und äußeren Brückenteilen 10 bzw. 11 ange­ ordnet sind.

Vor der Erläuterung der Arbeits- oder Wirkungsweise der Scheibenbremse ist auf die folgenden Definitionen hinzu­ weisen (Fig. 5). Bei jeder Bremsklotzanordnung 14 ist ein Anlageabschnitt oder -teil zwischen der rechten Anlage­ stufe 17 der Bremsklotzanordnung 14 und der ersten Halte­ stufe 23 des inneren oder des äußeren Brückenteils 10 bzw. 11 als erster Ankerteil a bezeichnet. Ein Anlageabschnitt zwischen der linken Anlagestufe 18 und der ersten linken Haltestufe 24 ist als linker erster Ankerteil b bezeich­ net. Ein Anlageabschnitt zwischen der linken Schulter 19 der Bremsklotzanordnung 14 und der zweiten linken Halte­ stufe 25 des inneren Brückenteils 10 oder des äußeren Brückenteils 11 ist als linker zweiter Ankerteil c be­ zeichnet, während ein Anlageabschnitt zwischen der rechten Schulter 20 und der rechten zweiten Haltestufe 26 als rechter zweiter Ankerteil d bezeichnet ist.

Wenn bei der Drehung der Bremsscheibe in Richtung des Pfeils A eine Bremskraft ausgeübt wird, werden die durch die Bremsklötze 16 ausgeübten (oder übertragenen) Brems­ drehmomente von den rechten ersten Ankerteilen a sowie den linken zweiten Ankerteilen c der Brückenteile 10 bzw. 11 des Tragelements 9 aufgenommen. Die in Tangentialrich­ tung der Bremsklötze 16 einwirkenden Kräfte werden somit zu Zieh- oder Zugkräften, wodurch ein Verformen (Ver­ ziehen) der Bremsklötze 16 verhindert wird. Da hierbei die linken und rechten zweiten Ankerteile c bzw. d auf der ersten Linie liegen, die senkrecht zur zweiten, das Druckzentrum 0 des Kolbens mit dem Drehzentrum der Brems­ scheibe verbindenden Linie und durch das Druckzentrum des Kolbens 13 verläuft, wirken die Kräfte in einer Rich­ tung ein, in welcher die Dreh- oder Rotationskräfte F′ der Bremsklötze 16 (Fig. 4) durch die an den linken und rechten zweiten Ankerteilen c bzw. d erzeugten Reaktions- oder Gegenwirkkräfte Fc bzw. Fd unterdrückt werden, so daß die Drehung der Bremsklötze 16 verhindert wird.

Wenn dagegen die Bremse bei einer Drehung der Bremsscheibe in Richtung des Pfeils B betätigt wird, können die von den Bremsklötzen 16 ausgeübten Bremsdrehmomente durch die linken ersten Ankerteile b und die rechten zweiten Ankerteile d aufgenommen oder aufgefangen werden. Wie oben beschrieben, werden dabei die in Tangentialrichtung der Bremsklötze 16 wirkenden (applied) Kräfte zu Zieh- oder Zugkräften, wodurch die Drehung der Bremsklötze 16 unterdrückt wird.

Wie vorstehend beschrieben, werden somit bei der er­ findungsgemäßen Anordnung die auf die Bremsklötze 16 aus­ geübten oder einwirkenden tangentialen Kräfte zu Zieh- oder Zugkräften, wodurch eine wellenartige Verformung (corrugations) der Bremsklötze 16 und eine Geräuschent­ wicklung verhindert werden. Die durch die Bremsklötze ausgeübten oder von ihnen übertragenen Bremsdrehmomente werden nämlich von den diametral gegenüberliegenden End­ abschnitten aufgenommen. Es ist somit möglich, die Brems­ drehmomente auf die gewünschten Abschnitte des Tragele­ ments zu verteilen (to disperse) und mithin eine Ver­ formung (Verziehen) des Tragelements zu vermeiden. Als Ergebnis wird ein Verschleiß der Bremsbeläge der Brems­ klotzanordnungen vermindert. Eine Geräuschentwicklung wird auch nach langer Betriebsdauer vermieden, während sich auch der nötige Betätigungshub am Bremspedal nicht vergrößert. Die Steifigkeit des Tragelements ist aus den folgenden Gründen vergrößert:

• 1. Da die ersten Ankerabschnitte (Verankerungsabschnitte) des inneren Brückenteils zwischen den Anbaustellen des Tragelements am Fahrzeug (d.h. zwischen den Schraubenbohrungen 11 a) liegen, besitzt das Tragele­ ment eine außerordentlich große Steifigkeit gegenüber tangentialen Kräften.
• 2. Da die auf den äußeren Brückenteil einwirkenden tangen­ tialen Kräfte stets an Vorder- und Rückseite in Dreh­ richtung der Bremsscheibe abgestützt (aufgefangen) werden, tritt nur eine geringe Verformung auf.
• 3. Da sich die Brückenteile des Tragelements an Vorder- und Rückseite in Drehrichtung der Bremsscheibe in dicht nebeneinander liegender Lage verformen können, können die Belastungen aufgrund der Anordnung der zweiten Ankerteile an den Enden der Bremsklötze ver­ teilt (dispersed) werden.
• 4. Da die Brückenteile Druckkräften unterworfen sind, können die Eigenschaften eines gegen Druckkräfte be­ ständigen Werkstoffs, wie Gußeisen bzw. Grauguß, ge­ nutzt werden.

Da zudem in der Bremsklotz-Grundplatte kein Abschnitt einer geringeren Breite vorliegt, ist deren Verformung gering und mit geringer Geräuschentwicklung verbunden.

Da darüber hinaus die auf die Bremsklötze einwirkenden Dreh- oder Rotationskräfte lediglich durch das Tragelement unterdrückt werden können, wirkt auf den Bremssattel(körper) keine Verwindungskraft ein, wodurch eine gleichmäßige oder zügige Betätigung des Bremssattels bei Bremsbetätigung gewährleistet wird.

Da weiterhin die ersten Ankerteile a und b zur Innenseite der Bremsklötze hin angeordnet sind, kann die (der) Außen­ konfiguration oder -umriß der Bremsklötze seitlich ver­ längert oder mit einer seitlich erweiterten Form ausge­ bildet werden. Gemäß Fig. 5 können Schwingungen in den Abschnitten e und f, wo Schwingung leicht auftreten kann, ausreichend unterdrückt und damit eine Geräuschentwicklung vermieden werden.

Wie oben beschrieben, werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung die von den Bremsklötzen ausgeübten Bremsdreh­ momente an gegenüberliegenden Endabschnitten auf einer Diagonalen der Bremsklötze aufgenommen oder aufgefangen. Infolgedessen werden die Bremsklötze insgesamt mit Zieh- oder Zugkräften beaufschlagt, wodurch örtlicher (einsei­ tiger) Verschleiß und Geräuschentwicklung vermieden werden.

Claims (11)

1. Scheibenbremsenanordnung mit einer Bremsscheibe, zwei einander zugewandten, auf beiden Seiten der Brems­ scheibe angeordneten Bremsklotzanordnungen, einem an einem Fahrzeugaufbau befestigten Bremsklotzanordnung- Tragelement und einer Antriebseinrichtung zum zwangs­ weisen Verschieben der einen Bremsklotzanordnung re­ lativ zur anderen in Axialrichtung der Bremsscheibe, gekennzeichnet durch
an einer radial einwärts gerichteten Kantenfläche jeder Bremsklotzanordnung vorgesehene erste Eingreif- oder Anlagemittel zum Aufnehmen oder Auffangen der von den Bremsklotzanordnungen ausgeübten oder übertragenen Bremsdrehmomente, wobei die ersten Anlagemittel an zwei Stellen an den beiden Endabschnitten der radial einwärts gerichteten Kantenflächen der Bremsklotzan­ ordnungen vorliegen,
am Tragelement vorgesehene erste Haltemittel zum Auf­ nehmen der Bremsdrehmomente von den ersten Anlage­ mitteln, während die ersten Haltemittel mit den ersten Anlagemitteln in Eingriff stehen,
an einer radial auswärts gerichteten Außenkante jeder Bremsklotzanordnung vorgesehene zweite Eingreif- oder Anlagemittel zum Aufnehmen oder Auffangen der von den Bremsklotzanordnungen ausgeübten oder übertragenen Bremsdrehmomente, wobei die zweiten Anlagemittel an zwei Stellen an oberen Eckabschnitten jeder Brems­ klotzanordnung vorliegen, und
am Tragelement vorgesehene, mit den zweiten Anlage­ mitteln in Eingriff stehende zweite Haltemittel zum Aufnehmen der Bremsdrehmomente von den ersten Anlage­ mitteln und zur Begrenzung einer radial auswärts ge­ richteten Bewegung der Bremsklotzanordnungen.

2. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bremsklotzanordnungen im wesent­ lichen in Form von (Kreis-)Sektoren vorliegen.

3. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bremsklotzanordnungen jeweils Bremsklötze und Grundplatten aufweisen.

4. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ersten Anlagemittel zwei in jeder Bremsklotzanordnung ausgebildete, einander zu­ gewandte Stufenabschnitte umfassen.

5. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ersten Haltemittel zwei im Trag­ element ausgebildete Stufenabschnitte umfassen, die jeweils den beiden Stufenabschnitten der ersten An­ lagemittel zugeordnet sind.

6. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweiten Anlagemittel jeweils zwei Schultern jeder Bremsklotzanordnung umfassen, wobei die Schultern jeweils etwa einen rechteckigen Winkel bilden.

7. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweiten Haltemittel zwei Stufen­ abschnitte umfassen, die (jeweils) den Schultern der zweiten Anlagemittel zugeordnet sind.

8. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß aus einem korrosionsbeständigen Werk­ stoff bestehende (Bremsklotz-)Leitplatten zwischen die ersten Anlagemittel und die ersten Haltemittel eingefügt sind.

9. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Bremsklotz-Leitplatten aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff zwischen die zweiten Anlagemittel und die zweiten Haltemittel eingefügt sind.

10. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweiten Anlagemittel gegenüber den ersten Anlagemitteln in bezug auf die Bremsscheibe radial auswärts angeordnet sind und praktisch auf einer ersten Linie liegen, die senkrecht zu einer zweiten, ein Wirk-Druckzentrum der Antriebseinrichtung mit einem Drehzentrum der Bremsscheibe verbindenden Linie und durch das Wirk-Druckzentrum der Antriebseinrichtung verläuft.

11. Scheibenbremsenanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß erste und zweite Haltemittel jeweils im wesentlichen auf Diagonalen der jeweiligen Brems­ klotzanordnungen liegen.