DE102013101087A1

DE102013101087A1 - Mehrfachstempel-Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102013101087A1
Application number: DE201310101087
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: BPW Bergische Achsen KG
Current assignee: BPW Bergische Achsen KG
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: DE102013101087B4

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Mehrfachstempel-Scheibenbremse, die einen eine Bremsscheibe (2) übergreifenden Bremssattel (1), eine vorzugsweise pneumatisch angetriebene Zuspanneinheit, eine Nachstelleinrichtung und eine im Kraftfluss der Zuspanneinheit angeordnete, beweglich in dem Bremssattel (1) angeordnete Traverse (15) aufweist, wobei die Traverse (15) die Zuspannkraft gleichmäßig auf mindestens zwei gegen einen Bremsbelag (3) der Scheibenbremse arbeitende Druckstempel (10) verteilt. Jeder Druckstempel (10) ist in einer mit dem Bremssattel (1) starr verbundenen Druckstempelführung (30) axial verschiebbar gelagert und über ein Schwenkgelenk (50) mit der Traverse (15) gekoppelt. Um eine Mehrfachstempel-Scheibenbremse mit im Bereich der Druckstempelführung (30) geringeren Anforderungen hinsichtlich Bauteildimensionierung, Werkstoffauswahl und/oder Oberflächenbeschaffenheit zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Schwenkachse (51) des Gelenks (50) zwischen dem bremsscheibenzugewandten (E1) und dem bremsscheibenabgewandten (E2) Ende der Druckstempelführung (30) angeordnet ist

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrfachstempel-Scheibenbremse, die einen eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel, eine vorzugsweise pneumatisch angetriebene Zuspanneinheit, eine Nachstelleinrichtung und eine im Kraftfluss der Zuspanneinheit angeordnete, beweglich in dem Bremssattel angeordnete Traverse aufweist, wobei die Traverse die Zuspannkraft gleichmäßig auf mindestens zwei gegen einen Bremsbelag der Scheibenbremse arbeitende Druckstempel verteilt, und jeder Druckstempel in einer mit dem Bremssattel starr verbundenen Druckstempelführung axial verschiebbar gelagert und über ein Schwenkgelenk mit der Traverse gekoppelt ist.
Eine solche Scheibenbremse ist aus der WO 2012/168148 A1 bekannt. Zur Reduzierung des Schrägverschleißes am Bremsbelag der Scheibenbremse sind die über eine gemeinsame Traverse verbundenen Druckstempel jeweils in Druckstempelführungen axial verschiebbar gelagert und auf diese Weise exakt geführt. Die Druckstempelführungen sind Bestandteil einer Bodenplatte, die starr am Bremssattel bzw. am Bremssattelgehäuse befestigt ist. Da allerdings die Traverse, bedingt durch die Bauart der Zuspanneinheit, beim Zuspannen der Bremse eine leichte Schwenkbewegung durchführt, ist bei dieser Bauart eine feste Verbindung der Druckstempel mit der Traverse nicht möglich. Stattdessen ist jeder Druckstempel an seinem bremsscheibenabgewandten Ende mit einem Gelenkabschnitt versehen, der über einen Bolzen mit einem entsprechenden Gegengelenk an der Traverse verbunden ist.
Von Nachteil bei der Scheibenbremse nach der WO 2012/168148 A1 ist, dass es zu hohen Querbelastungen an der Druckstempelführung und an dem darin geführten Längsabschnitt des Druckstempels kommt, was zu hohen Anforderungen an die Dimensionierung der Bauteile, die verwendeten Werkstoffe oder die Materialoberflächen führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrfachstempel-Scheibenbremse mit im Bereich der Druckstempelführung geringeren Anforderungen hinsichtlich Bauteildimensionierung, Werkstoffauswahl und/oder Oberflächenbeschaffenheit zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Mehrfachstempel-Scheibenbremse mit den eingangs angegebenen Merkmalen vorgeschlagen, dass die Schwenkachse des Gelenks zwischen dem bremsscheibenzugewandten und dem bremsscheibenabgewandten Ende der Druckstempelführung angeordnet ist.
Bei einer solcherart ausgebildeten Mehrfachstempel-Scheibenbremse kommt es während der Zuspannung nur zu geringen Querbelastungen an den Druckstempelführungen und den darin längsbeweglichen Längsabschnitten der Druckstempel. Die Anforderungen hinsichtlich Bauteildimensionierung, Werkstoffauswahl und/oder Oberflächenbeschaffenheit sind daher geringer, als bei der bekannten Scheibenbremse.
Erreicht wird außerdem eine in Zuspannrichtung geringe Baulänge der aus der Traverse und den Druckstempeln gebildeten Baugruppe, wodurch auch insgesamt das in Zuspannrichtung betrachtete Baumaß der Scheibenbremse gering bleibt.
Gemäß einer Ausgestaltung sind die Druckstempelführung und der darin verschiebbare Längsabschnitt des Druckstempels jeweils kreiszylindrisch, und die axiale Länge der Druckstempelführung beträgt mindestens zwei Drittel der axialen Länge des Längsabschnitts.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Druckstempel an seinem bremsscheibenzugewandten, außerhalb der Druckstempelführung liegenden Ende eine gegenüber dem übrigen Stempelquerschnitt vergrößerte Abstützfläche auf.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Druckstempel mit einem gegenüber der Abstützfläche vorspringenden Zapfen versehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Druckstempel zumindest bremsscheibenabgewandt als ein offener Hohlstempel ausgebildet, wobei sich ein an der Traverse ausgebildeter Vorsprung in den Hohlraum des Hohlstempels hinein erstreckt. Vorzugsweise ist die Schwenkachse des Gelenks ein sich quer durch den Hohlraum hindurch erstreckender und mit seinen beiden Enden in dem Druckstempel sitzender Bolzen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist eine Faltenbalgdichtung mit ihrem bremsscheibenzugewandten Ende an dem Druckstempel, und mit ihrem bremsscheibenabgewandten Ende um das bremsscheibenzugewandte Ende der Druckstempelführung herum befestigt. Die Faltenbalgdichtung verhindert, dass im Bereich der Bremsscheibe und der Bremsbeläge vorhandener Schmutz und Feuchtigkeit bis in den Bereich der Druckstempelführung gelangen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Mehrfachstempel-Scheibenbremse, wobei die Bauteile, welche die Zuspanneinheit der Scheibenbremse bilden, nur schematisch wiedergegeben sind.
2 einen Teillängsschnitt durch eine zweite Ausführungsform.
Die hier beschriebene Scheibenbremse dient dem Einsatz in Nutzfahrzeugen. Sie ist vom Gleitsattel- bzw. Schwimmsattel-Bautyp, d. h. sie besteht aus einem achsfest montierten Bremsträger und einem verschiebbar an dem Bremsträger geführten Bremssattel, von dem in 1 ein Teil des Bremssattelgehäuses 1 wiedergegeben ist. Insgesamt ist der Bremssattel rahmenförmig gestaltet und er übergreift eine Bremsscheibe 2, gegen die von jeder Seite her jeweils ein Bremsbelag 3 arbeitet. Die 1 zeigt nur den zuspannseitigen Bremsbelag 3. Der andere Bremsbelag ist auf der anderen Seite der Bremsscheibe 2 im Bremssattel oder im Bremsträger festgelegt. Jeder Bremsbelag 3 besteht aus einer starren Belagträgerplatte 4 und dem eigentlichen Reibbelag 5.
Bei dem in 1 wiedergegebenen Zustand der Scheibenbremse sind die Reibbeläge bereits teilweise abgenutzt, und der Reibbelag 5 weist nur noch die Hälfte seiner ursprünglichen Materialdicke auf.
Bei der Bremszuspannung wird der Bremsbelag 3 mit seinem Reibbelag 5 gegen die Bremsscheibe 2 gedrückt, wobei die entstehende Reaktionskraft über den Bremssattel zum Anlegen des anderen Bremsbelags von der anderen Seite her gegen die Bremsscheibe 2 führt.
Der Druck auf den Bremsbelag 3 erfolgt bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen durch einen Zweifachstempel, also durch zwei parallel zueinander angeordnete Druckstempel 10. Im Prinzip kann die Zahl der Druckstempel 10 aber auch z. B. drei betragen.
Jeder Druckstempel 10 stützt sich mit einer vorzugsweise vergrößerten Abstützfläche 11 unmittelbar an der Rückseite 12 der Belagträgerplatte 4 ab, und überträgt so die Zuspannkraft auf den Bremsbelag 3.
Die beiden Druckstempel 10 sind mit einer gemeinsamen Traverse 15 verbunden. Die nach Art eines Jochs gestaltete Traverse 15 verfügt über einen ersten Arm 16, der mit dem in 1 linken Druckstempel 10 verbunden ist, sowie über einen zweiten Arm 17, der mit dem in 1 rechten Druckstempel 10 verbunden ist. Diese zur Druckübertragung ausgelegte Verbindung zwischen der Traverse 15 und dem Druckstempel 10 ist, wie im Folgenden noch näher erläutert werden wird, jeweils eine gelenkige Verbindung.
In der Mitte der Traverse 15 und damit auf deren Symmetrieachse stützt sich ein Gewinderohr 20 gegen die Traverse 15 ab. Dieses weist ein Außengewinde 21 auf, welches in ein entsprechendes Innengewinde 22 der Traverse 15 eingreift. Durch Verdrehen des Gewinderohrs 20 kommt es daher zu einer axialen Verlagerung der Traverse 15. Das Drehen des Gewinderohrs 20 erfolgt im Rahmen der Nachstellung der Scheibenbremse. Hierzu ist, vorzugsweise in einem Hohlraum in dem Gewinderohr 20, eine Nachstelleinrichtung angeordnet. Die Nachstelleinrichtung führt zu einem Ausgleich des sich mit zunehmendem Bremsbelagverschleiß vergrößernden Lüftspiels, d. h. des Abstandes zwischen Reibbelag 5 und Bremsscheibe 2 bei nichtbetätigter Bremse. Mit fortschreitendem Verschleiß der Reibbeläge bewirkt die vorzugsweise innerhalb des Gewinderohrs 20 angeordnete Nachstelleinrichtung ein sukzessives Verdrehen des Gewinderohrs 20, welches Bestandteil der Nachstelleinrichtung ist, wodurch die Traverse 15 einschließlich der Druckstempel 10 sukzessive in Richtung zu der Bremsscheibe 2 hin verlagert wird.
Zur Bereitstellung und Übertragung der Brems-Zuspannkraft sind weitere Bestandteile der Zuspanneinheit ein auf einer Achse 24 im Bremssattelgehäuse 1 gelagerter und mit einem Exzenter mittelbar oder unmittelbar gegen das Gewinderohr 20 der Nachstelleinrichtung arbeitender Schwenkhebel 25, sowie ein Arbeitsglied, z. B. ein pneumatischer Betätigungszylinder. Dieser ist vorzugsweise außen an dem Bremssattelgehäuse 1 angeflanscht und arbeitet gegen den verlängerten Hebelarm 25A des Schwenkhebels 25.
Um einen Schrägverschleiß an dem Bremsbelag 3 gering zu halten, sind die Druckstempel 10 rechtwinklig zu dem Bremsbelag 3 geführt. Diese Führung erfolgt durch jeweils eine Druckstempelführung 30. Die Druckstempelführungen 30 sind in einer separaten Gehäuseplatte 31, welche das Bremssattelgehäuse 1 der Bremsscheibe 2 zugewandt verschließt, ausgebildete Bohrungen. Diese Bohrungen weisen von ihrem bremsscheibenzugewandten Ende E1 bis zu ihrem bremsscheibenabgewandten Ende E2 einen gleichbleibenden Durchmesser auf.
Zur Abdichtung zwischen der Druckstempelführung 30 und dem zylindrischen Druckstempel 10 können in der Druckstempelführung ein Abstreifelement 32 und ein Dichtungselement 33 angeordnet sein. Das Abstreifelement 32 sitzt in einer Nut in der zylindrischen Druckstempelführung 30. Auch das Dichtungselement 33 sitzt in einer Nut, wobei sich diese Nut an dem bremsscheibenabgewandten Ende E2 der Druckstempelführung befindet, so dass das Dichtungselement 33 zwecks Wartung oder Austausch leicht zugänglich ist.
Um generell ein Eindringen von Grobschmutz oder Feuchtigkeit in den Bereich der Druckstempelführung 30 zu verhindern ist, wie in 1 und 2 nur für die linke Druckstempelführung 30 dargestellt, jeweils eine Faltenbalgdichtung 40 vorhanden. Der Faltenbalg ist mit seinem bremsscheibenzugewandten Ende an dem Druckstempel 10, und mit seinem bremsscheibenabgewandten Ende um das bremsscheibenzugewandte Ende E1 der Druckstempelführung 30 herum befestigt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 ist, um axial ausreichend Platz für die Anordnung der Faltenbalgdichtung 40 zu schaffen, die der Bremsscheibe 2 zugewandte Außenseite 31A der Gehäuseplatte 31 rund um jede Druckstempelführung 30 zurückspringend ausgebildet, also als ringförmige Vertiefung.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 2 ist, um Platz für die Anordnung der Faltenbalgdichtung 40 zu schaffen, die Außenseite der Gehäuseplatte 31 um jede Druckstempelführung 30 herum mit einer einen geschlossenen Kreis bildenden Nut 41 versehen. Da diese Nut 41 in einem ausreichenden radialen Abstand zu der Druckstempelführung 30 angeordnet ist, wird eine gegenüber der Ausgestaltung nach 1 nochmals etwas längere Druckstempelführung 30 erreicht.
Da die Traverse 15 unter Einwirkung des am Schwenkhebel 25 ausgebildeten Exzenters, eine leichte Schwenkbewegung innerhalb des Bremssattelgehäuses 1 durchführt, ist zur Vermeidung eines Schrägverschleißes am Bremsbelag jeder Druckstempel 10 über ein Schwenkgelenk 50 mit der Traverse 15 gekoppelt. Die Achse 51 des Schwenkgelenks 50 erstreckt sich parallel zur Schwenkachse 24 des Schwenkhebels 25, und parallel zur Bremsfläche der Bremsscheibe 2.
Wichtig ist, dass die Schwenkachse 51 des Schwenkgelenks 50 zwischen dem bremsscheibennäheren Ende E1 und dem von der Bremsscheibe entfernteren Ende E2 der Druckstempelführung 30 angeordnet ist. Diese Anordnung der Schwenkachse 51 gilt sowohl im Fall neuer, noch den vollständigen Reibbelag 5 aufweisender Bremsbeläge, als auch im Fall maximal abgenutzter und daher auszutauschender Bremsbeläge.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Schwenkgelenks 50 lässt sich erreichen, indem der Druckstempel 10 als ein bremsscheibenabgewandt offener Hohlstempel ausgebildet ist, wobei sich ein an der Traverse 15 ausgebildeter Vorsprung 55 bis weit in den Hohlraum 56 des Hohlstempels hinein erstreckt.
Als Schwenkachse 51 des Gelenks dient ein sich quer durch den Hohlraum 56 hindurch erstreckender und mit seinen Enden in zueinander fluchtenden Bohrungen des Druckstempels 10 sitzender Bolzen 52. Der Bolzen 52 ist etwas kürzer, als der Durchmesser des Druckstempels 10 auf jenem zylindrischen Längsabschnitt 35 ist, auf dem der Druckstempel 10 in der Druckstempelführung 30 axial geführt ist. Mit seinem Mittelabschnitt durchsetzt der Bolzen 52 eine Querbohrung in dem Vorsprung 55 der Traverse 15.
Für eine besonders verkantungsarme Führung des Druckstempels 10 in der Druckstempelführung ist es von Vorteil, wenn die axiale Länge E1 bis E2 der Druckstempelführung 30 mindestens zwei Drittel der axialen Länge des für die Führung vorgesehenen Längsabschnitts 35 des Druckstempels 10 beträgt.
Der Druckstempel 10 weist an seinem bremsscheibenzugewandten, stets außerhalb der Druckstempelführung 30 liegenden Ende die gegenüber seinem übrigen Stempelquerschnitt vergrößerte Abstützfläche 11 auf. Bei dem in 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel springt gegenüber dieser Abstützfläche 11 ein zentraler Zapfen 60 des Druckstempels 10 vor. Der Zapfen 60 greift in eine Öffnung oder in ein Sackloch der Belagträgerplatte 4.
Bezugszeichenliste

1: Bremssattelgehäuse
2: Bremsscheibe
3: Bremsbelag
4: Belagträgerplatte
5: Reibbelag
10: Druckstempel
11: Abstützfläche
12: Rückseite der Belagträgerplatte
15: Traverse
16: Arm der Traverse
17: Arm der Traverse
20: Gewinderohr
21: Außengewinde
22: Innengewinde
24: Drehachse des Schwenkhebels
25: Schwenkhebel
25A: Hebelarm
30: Druckstempelführung
31: Gehäuseplatte
31A: Außenseite
32: Abstreifelement
33: Dichtungselement
35: geführter Längsabschnitt des Druckstempels
40: Faltenbalgdichtung
41: Nut
50: Schwenkgelenk
51: Schwenkachse
52: Bolzen
55: Vorsprung
56: Hohlraum
60: Zapfen
E1: bremsscheibenzugewandtes Ende
E2: bremsscheibenabgewandtes Ende

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/168148 A1 [0002, 0003]

Claims

Mehrfachstempel-Scheibenbremse, die einen eine Bremsscheibe (2) übergreifenden Bremssattel (1), eine vorzugsweise pneumatisch angetriebene Zuspanneinheit, eine Nachstelleinrichtung und eine im Kraftfluss der Zuspanneinheit angeordnete, beweglich in dem Bremssattel (1) angeordnete Traverse (15) aufweist, wobei die Traverse (15) die Zuspannkraft gleichmäßig auf mindestens zwei gegen einen Bremsbelag (3) der Scheibenbremse arbeitende Druckstempel (10) verteilt, und jeder Druckstempel (10) in einer mit dem Bremssattel (1) starr verbundenen Druckstempelführung (30) axial verschiebbar gelagert und über ein Schwenkgelenk (50) mit der Traverse (15) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (51) des Gelenks (50) zwischen dem bremsscheibenzugewandten (E1) und dem bremsscheibenabgewandten (E2) Ende der Druckstempelführung (30) angeordnet ist
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (10) mit seinem bremsscheibenzugewandten Ende an einer Belagträgerplatte (4) des aus dieser Belagträgerplatte (4) und einem Reibbelag (5) bestehenden Bremsbelags abgestützt ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstempelführung (30) und der darin verschiebbare Längsabschnitt (35) des Druckstempels (10) kreiszylindrisch sind, und dass die axiale Länge der Druckstempelführung (30) mindestens zwei Drittel der axialen Länge des Längsabschnitts (35) beträgt.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (10) an seinem bremsscheibenzugewandten, außerhalb der Druckstempelführung (30) liegenden Ende eine gegenüber dem übrigen Stempelquerschnitt vergrößerte Abstützfläche (11) aufweist.
Scheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (10) mit einem gegenüber der Abstützfläche (11) vorspringenden Zapfen (60) versehen ist.
Scheibenbremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (10) als ein zumindest bremsscheibenabgewandt offener Hohlstempel ausgebildet ist, und sich ein an der Traverse (15) ausgebildeter Vorsprung (55) in den Hohlraum (56) des Hohlstempels hinein erstreckt.
Scheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (51) des Gelenks (50) ein sich quer durch den Hohlraum (56) hindurch erstreckender und mit seinen beiden Enden in dem Druckstempel (10) sitzender Bolzen ist.
Scheibenbremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Faltenbalgdichtung (40), die mit ihrem bremsscheibenzugewandten Ende an dem Druckstempel (10), und mit ihrem bremsscheibenabgewandten Ende um das bremsscheibenzugewandte Ende der Druckstempelführung (30) herum befestigt ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstempelführung (30) in einer Gehäuseplatte (31) ausgebildet ist, deren der Bremsscheibe (2) zugewandte Außenseite (31A) zur Befestigung des bremsscheibenabgewandten Endes der Faltenbalgdichtung (40) rund um die Druckstempelführung (30) zurückspringend gestaltet ist.