DE102015107956B4

DE102015107956B4 - Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102015107956B4
Application number: DE102015107956.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Eichler
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2035-05-21
Also published as: DE102015107956A1

Abstract

Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, aufweisend – einen eine Bremsscheibe (4) übergreifenden Bremssattel, – einen ortsfest festgelegten Bremsträger (2) mit einem durch Bremsträgerhörner (21, 22) einlaufseitig und auslaufseitig begrenzten Belagschacht (27), – wenigstens einen in dem Belagschacht (27) des Bremsträger (2) gelagerten Bremsbelag (3), – wobei der Bremsbelag (3) bei einer Zuspannbewegung von einer Nichtbremsstellung, bei der der Bremsbelag (3) um ein vorgegebenes Lüftspiel (a) von der Bremsscheibe (4) beabstandet ist, in eine an der Bremsscheibe (4) anliegenden Bremsstellung in dem Belagschacht (27) geführt ist, – wobei zwischen jeweiligen den Bremsträgerhörnern (21, 22) zugewandten Seitenflächen des Bremsbelages (3) und den Seitenflächen des Bremsbelages (3) zugewandten Innenflächen (25) der Bremsträgerhörner (21, 22) elastisch verformbare Rückstellelemente (5) zum Aufbau einer entgegen der Zuspannrichtung auf den Bremsbelag (3) wirkenden Rückstellkraft angeordnet sind, wobei – jedes der Rückstellelemente (5) mehrere sich von einer Basisplatte (51) erstreckende, in Zuspannrichtung (z) hintereinander angeordnete elastische Rippen (53) aufweist, – wobei die Basisplatte (51) ortsfest an Bremsträger (2) oder am Bremsbelag (3) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einer Zuspannbewegung jeweils eine in Zuspannrichtung (z) äußere Rippe (53-1, 53-x) gegen den Bremsbelag (3) oder den Bremsträger (2) drückbar ist, wobei die Elastizität der Rippen (3) derart ausgelegt ist, dass sie bei Überschreiten einer vorgegebenen Verformung von der Basisplatte (51) abgetrennt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Scheibenbremsen weisen einen in eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel auf, einen ortsfest am Kraftfahrzeug festgelegten Bremsträger sowie in der Regel zwei Bremsbeläge, die in einem Belagschacht des Bremssattels oder des Bremsträgers aufgenommen sind. Über den Bremssattel werden dabei Zuspannkräfte zum Zuspannen der Scheibenbremse aufgebracht. Die bei einem Bremsvorgang auftretenden Bremskräfte werden über den Bremsträger aufgenommen. Die Zuspannkräfte wirken dabei über die Bremsbeläge auf die Bremsscheibe, die in Abhängigkeit von der Höhe der Zuspannkraft eine Verzögerung der Rotationsbewegung erfährt. Dabei wird das erzeugte Bremsmoment über die Bremsbeläge auf den Bremsträger übertragen und über die Festlegung des Bremsträgers, beispielsweise eine Verschraubung an einer Achse des Kraftfahrzeuges, in das Fahrzeuggestell eingeleitet.
Um nach dem Zuspannen die Bremsbeläge anschließend in ihre Ausgangsposition zurück zu bewegen, zur Vermeidung eines Schleifmoments durch an der Bremsscheibe noch anliegende Bremsbeläge, ist es bekannt, die Bremsbeläge lediglich über eine dynamische Ausseneinwirkung auf die Scheibenbremse sowie einen Scheibenschlag der Bremsscheibe von der Bremsscheibe zu entfernen.
Aus der DE 10 2012 006 135 A1 ist es bekannt, über elastisch verformbare Lippen, die an jeweiligen Bremsträgerhörnern des Bremsträgers zugewandten Seitenflächen des Bremsbelages festgelegt sind, eine aktive Belagrückstellung dadurch zu erreichen, dass durch diese Lippen, die an den den Seitenflächen des Bremsbelags zugewandten Innenflächen der Bremsträgerhörner anliegen, bei einer Zuspannbewegung eine durch die elastische Verformung der Lippen erreichte Rückstellkraft aufzubauen, die nach Beendigung des Bremsvorgangs, bei dem beispielsweise auf die Bremsbeläge beim Bremsvorgang in Zuspannrichtung drückende Zuspannstempel in ihre Ausgangsstellung zurück verfahren werden, durch die von den Lippen ausgeübte Rückstellkraft die Bremsbeläge aktiv in ihre Ausgangsstellung relativ zu den Bremsträgerhörnern zurück bewegt werden.
Die elastische Verformung einer solchen Lippe hat allerdings den Nachteil, dass bei zunehmender Verformung die Rückstellkraft nachlässt. Auch eine Rißbildung in einer solchen Lippe kann zu einer nachlassenden Rückstellkraft der Lippe führen.
Aus der DE 44 17 783 A1 und der GB 2 291 150 A ist bekannt, die einen Belagschacht einer Scheibenbremse seitlich begrenzenden Trägerhörner an ihren dem Belagschacht zugewandten Innenseiten mit federelementgelagerten Platten zu versehen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine möglichst gleichbleibende Rückstellkraft zur aktiven Belagrückstellung bereitsteht.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Scheibenbremse weist einen eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel auf sowie einen ortsfest festgelegten Bremsträger mit einem durch Bremsträgerhörner einlaufseitig und auslaufseitig begrenzten Belagschacht.
In dem Belagschacht ist zumindestens ein Bremsbelag gelagert, der bei einer Zuspannbewegung von einer Nichtbremsstellung, bei der der Bremsbelag um ein vorgegebenes Lüftspiel von der Bremsscheibe beabstandet ist, in eine an der Bremsscheibe anliegenden Bremsstellung in den Belagschacht geführt wird.
Zwischen jeweiligen den Bremsträgerhörnern zugewandten Seitenflächen des Bremsbelags und den Seitenflächen des Bremsbelags zugewandten Innenflächen der Bremsträgerhörner sind elastisch verformbare Rückstellelemente zum Aufbau einer entgegen der Zuspannrichtung auf den Bremsbelag wirkenden Rückstellkraft angeordnet.
Jedes der Rückstellelemente weist erfindungsgemäß mehrere sich von einer Basisplatte erstreckende, in Zuspannrichtung hintereinander angeordnete elastische Rippen auf, deren Elastizität derart ausgelegt ist, dass sie bei Überschreiten einer vorgegebenen Verformung von der Basisplatte abgetrennt werden, wobei die Basisplatte ortsfest am Bremsträger oder am Bremsbelag festgelegt ist und wobei bei einer Zuspannbewegung jeweils eine in Zuspannrichtung äußere Rippe gegen den Bremsbelag oder den Bremsträger drückbar ist.
Durch die erfindungsgemäßen Rückstellelemente ist eine zuverlässige Rückstellung der Bremsbeläge nach erfolgtem Bremsvorgang gewährleistet, was mit einer Kraftstoffeinsparung des Kraftfahrzeugs durch Aufheben eines eventuell nicht zurückgestellten Bremsbelages an der Bremsscheibe erreicht wird.
Auch der Verschleiß der Beläge selbst wird durch ein solches Rückstellelement aktiv minimiert.
Durch die Auslegung der Elastizität der Rippen derart, dass sie bei Überschreiten einer vorgegebenen Verformung von der Basisplatte abgetrennt werden, ist ermöglicht, dass bei fortschreitendem Verschleiß des Bremsbelages die einzelnen Rippen nacheinander abgetrennt werden und die jeweils nachfolgende Rippe bei einem Zuspannvorgang verformt wird.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist an jeder der Rippen eine Sollbruchstelle vorgesehen. Die Rippen sind bevorzugt abständig voneinander angeordnet. Dieser Abstand zwischen den einzelnen Rippen ist dabei besonders bevorzugt gleich dem Lüftspiel zwischen einem Bremsbelag und der Bremsscheibe.
Dies hat den Vorteil, dass jeweils eine der Rippen beim Zuspannen der Bremse verformt wird und bei fortschreitendem Verschleiß eines Reibbelags des jeweiligen Bremsbelags abgetrennt, vorzugsweise abgeschert wird und danach die nächstfolgende Rippe für den aktiven Rückstellvorgang des Bremsbelags in der Nichtbremsstellung bereitsteht.
Dadurch, dass die Rückstellkraft von einer einzigen der Rippen (auf jeder Seite des Bremsbelags) aufgebracht wird, steht zudem über die gesamte Lebensdauer des Bremsbelags eine im Wesentlichen gleichbleibende Rückstellkraft zur Verfügung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante weist die Basisplatte ein Verankerungselement auf, mit dem das Rückstellelement an den Bremsträger oder dem Bremsbelag befestigt ist. Dazu ist besonders bevorzugt an dem Bremsträger oder dem Bremsbelag eine Nut angeformt, in der das Verankerungselement einliegende festgelegt ist.
Besonders bevorzugt ist das Rückstellelement an dem Bremsträger befestigt, wobei eine in Zuspannrichtung vorderste Rippe in einer Zuspannposition an einer Vorderseite einer Belagträgerplatte des Bremsbelags, an der ein Reibbelag des Bremsbelags befestigt ist, angedrückt ist.
Dadurch ist ermöglicht, dass insbesondere am Bremsbelag selbst keinerlei bauliche Veränderungen vorgenommen werden müssen, da üblicherweise die Belagträgerplatte parallel zur Reibfläche des Bremsbelags oder der Bremsscheibe über die Reibfläche des Reibbelages vorsteht, so dass die Rippen das Rückstellelement des an diesem Abschnitt des der Belagträgerplatte andrückbar sind, ohne das ein Teilstück des Reibbelages weggenommen werden muss.
Die an dem Bremsträger vorgesehene Nut ist besonders bevorzugt in einem in der Auflagefläche des Bremsträgers nahen Fußbereich des jeweiligen Bremsträgerhorns vorgesehen. Eine solche Nut ist in einfacher Weise am Bremsträgerhorn des Bremsträgers einbringbar.
Denkbar ist jedoch auch, das Rückstellelement an dem Bremsbelag zu befestigen, wobei eine in Zuspannrichtung hinterste Rippe in einer Zuspannposition an einer der Bremsscheibe abgewandten Rückseite des Bremsträgers angedrückt wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Bremsträgers einer Scheibenbremse mit in einem Belagschacht des Bremsträgers eingesetzten Bremsbelägen,
2 eine perspektivische Darstellung von an dem Bremsträger angeordneten Rückstellelementen,
3 eine Schnittansicht eines Schnitts in Längserstreckung des Bremsträgers zur Veranschaulichung des Zusammenwirkens der Rückstellelemente mit den Bremsbelägen und dem Bremsträger,
4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante eines Rückstellelementes und
5 eine Schnittansicht durch das in 4 gezeigte Rückstellelement.
In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position des Bremsträgers, der Bremsträgerhörner, des Bremsbelags, des Rückstellelements, der Basisplatte, der Rippen und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, das heißt, durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 insgesamt ein Teilbereich einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse bezeichnet. Die Scheibenbremse weist einen Bremsträger 2 auf, der ortsfest an einem Kraftfahrzeug vorzugsweise einem Nutzfahrzeug ortsfest festgelegt ist, beispielsweise an einer Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs. Der Bremsträger 2 weist dabei jeweilige einlaufseitige Bremsträgerhörner 21 sowie auslaufseitige Bremsträgerhörner 22 auf, die jeweils über Brückenelemente 23, 28 miteinander verbunden sind. Jeweils ein einlaufseitiges Trägerhorn 21, ein auslaufseitiges Trägerhorn 22 und ein Brückenteil 23 bilden dabei einen Belagschacht 27 zur Aufnahme eines Bremsbelags 3.
Die in 1 gezeigten beiden Bremsbeläge 3 werden dabei in bekannter Weise durch eine Belagschachtöffnung eines (nicht gezeigten) Bremssattels in den Belagschacht 27 eingeführt. Der Bremssattel übergreift dabei den Bremsträger 2 sowie eine zwischen den Bremsbelägen 3 in 3 angedeutete Bremsscheibe 4.
Die Bremsbeläge 3 liegen nach dem Einführen in den Belagschacht 27 auf Auflageflächen 24 des Bremsträgers 2 auf und werden bei einem Bremsvorgang durch eine (nicht dargestellte) Zuspanneinrichtung in Zuspannrichtung z (gezeigt in 3) gegen die Bremsscheibe 4 gedrückt.
Der Abstand zwischen den jeweiligen Bremsbelägen und der Bremsscheibe 4 in der Nichtbremsstellung entspricht dabei einem Lüftspiel a. Das Lüftspiel ist hier als der Abstand zwischen Bremsscheibe 4 und einem der Bremsbeläge 3 definiert. Das Lüftspiel ist erforderlich, um Schleifmomente aus einem Schlag der Bremsscheibe zu verringern sowie um temperaturbedingte Belagausdehnungen zu kompensieren.
Wie in den 1 und 2 desweiteren gezeigt ist, sind in einem der Auflagefläche 24 des Bremsträgers 2 nahen Fußbereich der dem Bremsbelag 3 zugewandten Anlagefläche 25 der Bremsträgerhörner 21, 22 jeweilige Nuten 26 vorgesehen, in denen eine Basisplatte 51 eines jeweiligen Rückstellelementes 5 einliegt.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Rückstellelementes 5 ist in den 4 und 5 im Detail dargestellt. Das Rückstellelement 5 weist dabei neben der Basisplatte 51 ein sich vorzugsweise senkrecht von der Basisplatte 51 erstreckendes Verankerungselement 52 auf, was der Verankerung der Basisplatte 51 in der Nut 26 des Bremsträgers 2 dient, sowie elastische Rippen 53 die – im eingebauten Zustand in Zuspannrichtung z – hintereinander an der Basisplatte 51 angeordnet sind.
Das Rückstellelement 5 ist dabei zwischen dem Bremsbelag 3 und dem Bremsträger 2 derart positioniert, dass eine in Zuspannrichtung z hinterste Rippe 53' an einer Vorderseite 311 der Belagträgerplatte 31 des Bremsbelags 3 anliegt.
Da das Rückstellelement 5 am Bremsträger 2 über das Verankerungselement 52 in Zuspannrichtung Z fixiert und somit relativ zum Bremsträger beziehungsweise zur Bremsscheibe 4 nicht verschiebbar ist, wird zumindest die in Zuspannrichtung hinterste Verformungsrippe 53' beim Zuspannen, sprich vorschieben des Bremsbelags 3 in Zuspannrichtung z elastisch ausgelenkt, wobei eine Rückstellkraft aufgebaut wird, die nach erfolgtem Bremsvorgang den Bremsbelag 3 aus der an der Bremsscheibe 4 anliegenden Bremsstellung in die in 3 gezeigte Ausgangsstellung zurück bewegt.
Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, sind die einzelnen Rippen 53', 53'', 53''', ..., 53'x mit einem Abstand a zwischen den einzelnen Rippen 53 angeordnet, der dem Lüftspiel a zwischen dem Bremsbelag 3 und der Bremsscheibe 4 entspricht, wie es in 3 dargestellt ist. Bei Anordnung von jeweiligen Bremsbelägen 3 beidseits der Bremsscheibe 4 ergibt sich ein beim Zuspannen zu überwindendes Gesamtlüftspiel von 2a.
Dadurch wird bei einem Bremsvorgang die jeweils hinterste Rippe 53 über diesen Abstand a elastisch verformt und erzeugt dabei die Rückstellkraft. Bei zunehmendem Verschleiß des Reibbelags 32 des Bremsbelags 3 kommt es zu einer Absolutverschiebung der Belagrückenplatte 31 gegenüber dem Bremsträger 2. Dabei wird die der Belagträgerplatte 31 jeweils am nächsten liegende Rippe 53 von der Basisplatte getrennt.
Besonders bevorzugt ist an den Rippen 53 eine Sollbruchstelle 54 vorgesehen, so dass ab einem bestimmten relativen Verschiebungsweg des Bremsbelags die jeweils der Belagträgerplatte 31 nächstliegende Rippe 53 abgeschert wird.
Durch die wie oben beschriebenen vorgesehenen Abstände der Rippen 53 untereinander ist sichergestellt, dass auch bei fortschreitendem Verschleiß des Reibbelags 32 des Bremsbelags stets eine Rippe 53 bei einer Zuspannbewegung der Scheibenbremse mit der Belagträgerplatte im Eingriff ist und damit eine Rückstellung des jeweiligen Bremsbelags innerhalb des hier relativen Verschiebewegs erfolgt.
Denkbar ist auch eine kinematische Umkehr der Anordnung des Rückstellelements 5. So ist es auch denkbar, dass Rückstellelement an einem jeweiligen Bremsbelag 3 ortsfest festzulegen, wobei die jeweiligen Rippen 53 des Rückstellelements 5 an einer dazu vorgesehenen Kante am Bremsträger 2 beim Zuspannen der Scheibenbremse anliegen.
Bezugszeichenliste

1: Scheibenbremse
2: Bremsträger
21: Bremsträgerhorn
22: Bremsträgerhorn
23: Brückenteil
24: Auflageflächen
25: Anlagefläche
26: Nut
27: Belagschacht
28: Brückenteil
3: Bremsbelag
31: Belagrückenplatte
32: Reibbelag
4: Bremsscheibe
5: Rückstellelement
51: Basisplatte
52: Verankerungselement
53: Rippen
54: Sollbruchstelle
a: Lüftspiel
z: Zuspannrichtung

Claims

Scheibenbremse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, aufweisend – einen eine Bremsscheibe (4) übergreifenden Bremssattel, – einen ortsfest festgelegten Bremsträger (2) mit einem durch Bremsträgerhörner (21, 22) einlaufseitig und auslaufseitig begrenzten Belagschacht (27), – wenigstens einen in dem Belagschacht (27) des Bremsträger (2) gelagerten Bremsbelag (3), – wobei der Bremsbelag (3) bei einer Zuspannbewegung von einer Nichtbremsstellung, bei der der Bremsbelag (3) um ein vorgegebenes Lüftspiel (a) von der Bremsscheibe (4) beabstandet ist, in eine an der Bremsscheibe (4) anliegenden Bremsstellung in dem Belagschacht (27) geführt ist, – wobei zwischen jeweiligen den Bremsträgerhörnern (21, 22) zugewandten Seitenflächen des Bremsbelages (3) und den Seitenflächen des Bremsbelages (3) zugewandten Innenflächen (25) der Bremsträgerhörner (21, 22) elastisch verformbare Rückstellelemente (5) zum Aufbau einer entgegen der Zuspannrichtung auf den Bremsbelag (3) wirkenden Rückstellkraft angeordnet sind, wobei – jedes der Rückstellelemente (5) mehrere sich von einer Basisplatte (51) erstreckende, in Zuspannrichtung (z) hintereinander angeordnete elastische Rippen (53) aufweist, – wobei die Basisplatte (51) ortsfest an Bremsträger (2) oder am Bremsbelag (3) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einer Zuspannbewegung jeweils eine in Zuspannrichtung (z) äußere Rippe (53-1, 53-x) gegen den Bremsbelag (3) oder den Bremsträger (2) drückbar ist, wobei die Elastizität der Rippen (3) derart ausgelegt ist, dass sie bei Überschreiten einer vorgegebenen Verformung von der Basisplatte (51) abgetrennt werden.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (53) abständig voneinander angeordnet sind.
Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den einzelnen Rippen (53) gleich dem Lüftspiel (a) zwischen Bremsbelag (3) und Bremsscheibe (4) ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der Rippen (3) eine Sollbruchstelle (54) vorgesehen ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (51) ein Verankerungselement (52) aufweist, mit dem das Rückstellelement (5) an dem Bremsträger (2) oder dem Bremsbelag (3) befestigt ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bremsträger (2) oder dem Bremsbelag (3) eine Nut (26) angeformt ist, in der das Verankerungselement (52) einliegend festgelegt ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (5) an dem Bremsträger (2) befestigt und dass eine in Zuspannrichtung vorderste Rippe (53-1) in einer Zuspannposition an eine Vorderseite (311) einer Belagträgerplatte (31) des Bremsbelags (3), an der ein Reibbelag (32) des Bremsbelags (3) befestigt ist, angedrückt ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (26) in einem einer Auflagefäche (24) des Bremsträgers (2) nahen Fußbereich des jeweiligen Bremsträgerhorns (21, 22) vorgesehen ist.