DE102007023191B4

DE102007023191B4 - Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102007023191B4
Application number: DE200710023191
Authority: DE
Inventors: Wlodzimierz Macke
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-05-19
Also published as: DE102007023191A1

Abstract

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel und mit Bremsbelägen (1), die die Bremsscheibe in Funktionsstellung kontaktieren, wobei mindestens ein Bremsbelag (1) mit einer Belagträgerplatte (2) und einem daran befestigten Reibbelag (3) mittels einer Zuspanneinrichtung über zumindest eine im Bremssattel gelagerte, als Gewinderohr ausgebildete und mit einer Nachstelleinrichtung in Eingriff stehende Stellspindel (5) und ein damit in Wirkverbindung stehendes Druckstück (4) an die Bremsscheibe andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der einander zugewandten Andruckflächen (7, 8) der Stellspindel (5) und des Druckstucks (4) flach konvex ausgebildet ist, zur Vermeidung ausgeprägter Hertzscher Pressungen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Scheibenbremse, bei der die Druckstücke fest mit der Belagträgerplatte verbunden sind, vorzugsweise durch eine einstückige Ausbildung, ist aus der DE 103 02 334 A1 bekannt.
Zum Zuspannen des Bremsbelages, d. h. zu dessen Anpressen an die Bremsscheibe der Scheibenbremse im Falle einer Bremsung, wird die von einer Zuspanneinrichtung aufgebrachte Betätigungskraft über die als Gewinderohr ausgebildete Stellspindel auf das Druckstück übertragen, wobei zwischen dem Druckstück und der Stirnseite der Stellspindel ein die Stirnseite überdeckender Topf vorgesehen sein kann, der Bestandteil eines Faltenbalges ist, durch den ein Schutz vor Korrosions- oder Verschmutzungseinflüssen auf die Stellspindel gegeben ist.
Die Andruckflächen der Stellspindel einerseits und des Druckstückes andererseits sind plan ausgebildet und liegen in Nichtfunktionsstellung der Scheibenbremse vollflächig aneinander an.
Aufgrund eines vorhandenen Spiels des Bremsbelages im Bremssattel oder im Belagschacht eines mit dem Fahrzeug fest verbundenen Bremsträgers, ebenso durch Trägerverformungen im Betrieb, Fertigungstoleranzen oder dergleichen kann es zu Querbewegungen des Bremsbelages relativ zur Stellspindel kommen.
Dies führt zu elastischen Verformungen der Stellspindel und dadurch zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Zuspannkraft auf die Andruckfläche des Druckstückes. Damit kommt es zu einer Schrägstellung der Stellspindel, die eine einseitige hohe Belastung der Stellspindel zur Folge hat. Eine ausgebildete Kantenpressung mit entsprechenden lokalen Spannungsspitzen kann zur Zerstörung des die Stirnseite der Stellspindel abdeckenden Topfes führen.
Daneben wird die Funktionsfähigkeit der Stellspindel auf Dauer herabsetzt. Dies vor allem deshalb, weil, wie erwähnt, die Stellspindel als Gewinderohr ausgebildet ist, das nicht in der Lage ist, auftretende Querkräfte in gewünschtem Maße aufzunehmen.
Eine sich daraus ergebende mögliche Deformation der Stellspindel kann auch zu einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit einer Nachstelleinrichtung führen, mit der über die Stellspindel ein sich durch Verschleiß des Reibbelages beim Bremsen veränderndes Lüftspiel ausgeglichen wird.
Aus der DE 21 49 742 C2 ist eine Scheibenbremse bekannt, bei der ein Bremskolben stirnseitig mit einem demgegenüber beweglichen Ausgleichselement versehen ist, das mit einer gewölbten Außenfläche an einem Bremsbelag anliegt. Mittels dieses Ausgleichselements sollen beim Bremsen entstehende Schwingungen gedämpft und ein Quietschen verhindert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Funktionsfähigkeit dauerhaft sicherer wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch diese konstruktive Ausbildung wird erreicht, dass bei einer durch die auftretenden elastischen Verformungen und Relativbewegungen bedingten Schrägstellung der Stellspindel sich der Kontakt der Andruckflächen nicht bzw. nur in äußerst geringem Maße ändert. Dabei bleibt die Verteilung der Flächenpressung weitgehend gleich.
Bevorzugt ist die Stirnseite der Stellspindel sphärisch ausgebildet, während die zugeordnete Andruckfläche des Druckstückes ebenso wie die des Topfes flacheben ist.
Dabei ist die Balligkeit so gering ausgeführt, d. h. in einem sehr großen Radius, dass bei der auftretenden Belastung durch die elastische Verformung keine ausge prägten Hertzschen Pressungen auftreten, wobei die ballige Stirnfläche teilweise durch die elastische Verformung abgeflacht wird.
Aufgrund der sehr flachen Krümmung der Andruckfläche kommt es zu einem großflächigen Kontakt zwischen der Stellspindel und dem Druckstück. Dabei ist die Flächenpressung weitgehend gleichmäßig und kann zuvor genau berechnet und demzufolge berücksichtigt werden.
In jedem Fall wird durch die Möglichkeit bei einer in Funktionsstellung aufgrund der auftretenden Belastung gegebenen leichten Schrägstellung der Stellspindel, die durch die erwähnten elastischen Deformationen der Bremsenkomponenten eintritt, die geschilderte Kantenpressung vermieden und damit auftretende Spannungsspitzen.
Grundsätzlich kann anstelle der Andruckfläche der Stellspindel zusätzlich oder alternativ auch die Andruckfläche des Druckstückes ballig ausgeformt sein. Denkbar ist aber auch, dass die Druckstücke im Mittenbereich, quer zur Laufrichtung der Bremsscheibe, also quer zur Bremskraft verlaufend, eine im weitesten Sinne als Kippkante fungierende, zumindest in Umlaufrichtung der Bremsscheibe konvex gewölbte Kante aufweisen. Hierbei ergibt sich eine elliptische Grundfläche der konvexen Andruckfläche.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Stellspindel in einer Scheibenbremse nach dem Stand der Technik in Funktionsstellung in einer schematischen Draufsicht
2 eine Stellspindel gemäß der Erfindung in einer Nicht-Funktionsstellung, ebenfalls in einer Draufsicht
3 die Stellspindel nach 2 in Funktionsstellung, in einer schematischen Draufsicht.
In den Figuren ist jeweils in einem Teilausschnitt ein Bremsbelag 1 für eine Scheibenbremse, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, dargestellt, der aus einer Belagträgerplatte 2 und einem daran befestigten Reibbelag 3 besteht.
In Funktionsstellung, also wenn die Scheibenbremse in Eingriff ist, wird der Bremsbelag 1 mit seinem Reibbelag 3 gegen eine nicht dargestellte Bremsscheibe gepresst, wozu in der Scheibenbremse eine pneumatisch oder elektromotorisch betätigbare Zuspanneinrichtung angeordnet ist, mittels der eine in einem ebenfalls nicht gezeigten, die Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel gehaltene Stellspindel 5 an den Bremsbelag 1 andrückbar ist.
Dabei liegt die als Gewinderohr ausgebildete Stellspindel 5 mit einer Andruckfläche 8 in den gezeigten Beispielen an einem als Topf 6 ausgebildeten Blechformteil an, der eine Zwischenlage zu einem fest mit der Belagträgerplatte 2 verbundenen Druckstück 4 bildet, das der Einleitung der über die Stellspindel 5 aufgebrachten Zuspannkraft dient. Der Topf 6 kann Bestandteil eines nicht dargestellten Faltenbalges sein, durch den die Stellspindel 5 überdeckt und vor äußeren Einflüssen geschützt wird.
In der 1 ist der Andruckbereich der Stellspindel 5 an den Bremsbelag 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Andruckfläche 8 der Stellspindel 5, die durch deren Stirnseite gebildet wird, ebenso planeben ist wie eine Andruckfläche 7 des Druckstückes 4, die in Nichtgebrauchsstellung aneinander liegen bzw. ausschließlich durch den im Anlagebereich ebenfalls planen Topf 6 getrennt sind.
In der 1 ist die Gebrauchsstellung gezeigt, bei der der Bremsbelag 1 reibend an der Bremsscheibe anliegt. Es ist erkennbar, dass aufgrund der auftretenden Reib- bzw. Bremskräfte auf die Stellspindel 5 eine Querkraft einwirkt, die dazu führt, dass die Stellspindel und/oder der die Stirnseite der Stellspindel 5 überdeckende Topf 6 einer erheblichen partiellen Druckbelastung ausgesetzt ist, die zu einer Deformation, d. h. einer Beschädigung der Stellspindel bzw. des Topfes 6 in diesem Bereich führen kann. Die entstehenden Spannungsspitzen sind durch den Momentenverlauf 9 in der 1 erkennbar.
Um diese Belastung zu verhindern, ist erfindungsgemäß die dem Druckstück 4 zugewandte Andruckfläche 8 der Stellspindel 5, entsprechend den Darstellungen in den 2 und 3, konvex ausgebildet, vorzugsweise flach sphärisch, während der Topf 6, ebenso wie die Andruckfläche 7 des Druckstücks planeben verlaufen.
Durch die konvexe Ausbildung wird eine Relativbewegung zwischen der Stellspindel 5 und dem Bremsbelag 1 ohne ein nennenswertes Auftreten von Spannungsspitzen ermöglicht. Eine solche Relativbewegung ergibt sich durch die beim Bremsen entstehende, auf den Bremsbelag 1 wirkende Umfangskraft sowie die elastischen Verformungen der Bremsenkomponenten.
Dieser Belastungsfall ist in der 3 deutlich zu erkennen, in der gleichfalls durch die Darstellung des Momentenverlaufs 9 zu sehen ist, dass die Verteilung der Flächenpressung weitgehend gleich ist.
Die 2 zeigt eine im Vergleich dazu unbelastete Stellung der Stellspindel 5 bzw. des Bremsbelages 1, entsprechend einer Nichtgebrauchsstellung der Bremse.
Die ballige Ausbildung der Andruckfläche 8 wird zweckmäßigerweise sehr flach ausgeführt, d. h. in einem sehr großen Radius, so dass es bei einer Belastung nicht zu ausgeprägten Hertzschen Pressungen kommt. In diesem Fall wird die ballige Andruckfläche 8 durch die entstehende elastische Verformung abgeflacht.

1: Bremsbelag
2: Belagträgerplatte
3: Reibbelag
4: Druckstück
5: Stellspindel
6: Topf
7: Andruckfläche
8: Andruckfläche
9: Momentenverlauf

Claims

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel und mit Bremsbelägen (1), die die Bremsscheibe in Funktionsstellung kontaktieren, wobei mindestens ein Bremsbelag (1) mit einer Belagträgerplatte (2) und einem daran befestigten Reibbelag (3) mittels einer Zuspanneinrichtung über zumindest eine im Bremssattel gelagerte, als Gewinderohr ausgebildete und mit einer Nachstelleinrichtung in Eingriff stehende Stellspindel (5) und ein damit in Wirkverbindung stehendes Druckstück (4) an die Bremsscheibe andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der einander zugewandten Andruckflächen (7, 8) der Stellspindel (5) und des Druckstucks (4) flach konvex ausgebildet ist, zur Vermeidung ausgeprägter Hertzscher Pressungen.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckfläche (8) der Stellspindel (5) konvex ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Andruckfläche (7, 8) sphärisch ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Andruckfläche (7, 8) eine elliptische Grundfläche aufweist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckstück (4) und der Stellspindel (5) ein Blechformteil in Form eines Topfes (6) vorgesehen ist, der die zugeordnete Andruckfläche (8) der Stellspindel überdeckt und der flacheben ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Topf (6) in jeder Betriebsstellung der Scheibenbremse an der Andruckfläche (7) des Druckstückes (4) anliegt.