DE102015200329A1

DE102015200329A1 - Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag

Info

Publication number: DE102015200329A1
Application number: DE102015200329.9A
Authority: DE
Inventors: Torsten Bajorat
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hammerkopfförmigen Scheibenbremsbelag, nämlich Reibbelag 6, für eine Fahrzeugscheibenbremse, umfassend hammerkopfförmige Vorsprünge 8, 9 umfassend wenigstens eine Rückenplatte 5 mit daran befestigtem Reibwerkstoff 7 zur Anlage an einem Reibring, und wobei die Vorsprünge 8, 9 zur tangential festen Halterung sowie zur axial verschiebbaren Führung in Widerlager eines Halterprofils eingreifen, so dass eine Einleitung einer tangential gerichteten Umfangskraft (Fu, Reibkraft) in das Halterprofil eine Zugbeanspruchung in den Vorsprüngen 8, 9 induziert. Zur Vermeidung von unerwünschten Geräuschen (insbesondere Reversierklacken) wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Rückenplatte 5 wenigstens einen einstückig angeformten Federschenkel 12 zur elastischen Reibbelagbefederung in der Tangentialrichtung T aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hammerkopfförmigen Scheibenbremsbelag für eine Teilbelagscheibenbremse mit den Merkmalen vom Oberbegriff vom Patentanspruch 1. Reibbeläge mit hammerkopfförmigen Vorsprüngen umfassen wenigstens eine Rückenplatte mit daran befestigter Reibmasse zur Reibanlage an einer Bremsscheibe. Gattungsgemäß „gezogen“ in ein Halterprofil eingelegte und dort abgestützte Reibbeläge für Scheibenbremsen vom Faustsatteltyp mit einem entsprechenden Reibbelagführungssystem für Kraftfahrzeuge sind insbesondere anhand der DE 28 04 808 A1 bekannt. Insbesondere die Scheibenbremsen mit hammerkopfförmigen Reibbelägen ermöglichen demnach höchste Bremsleistungen in Verbindung mit einem einfach radial gerichteten Reibbelagwechsel, indem ein Halterprofil zur Führung und Aufhängung der Reibbeläge nach radial außen vollständig frei gestaltet ist. Dessen ungeachtet ist gleichzeitig – zumindest zur Übertragung großer Bremskräfte – in der Reibebene eine stabile Zug- und Druckkraftübertragung der Reibkräfte über die beiden Vorsprünge ermöglicht. Je nach herrschender Drehrichtung der Bremsscheibe können sich dabei die Vorsprünge in Ihrer Funktion als gedrücktes oder gezogenes Kraftübertragungsmittel abwechseln. Das bekannte Konzept ist zusammenfassend in einigen Punkten günstiger als rein „gedrückt“ abgestützte Reibbeläge.
Zwar sind gezogen abgestützte Reibbeläge bekannt geworden, die mit gesonderten Komponenten versehen werden können, um die Befederung zu verbessern. Zwar wird dadurch eine erhöhte Flexibilität in der Reibbelaganordnung ermöglicht. Jedoch besteht ein erhöhter Montage- und Logistikaufwand für die Bereitstellung und Anordnung der Komponenten. Die Prozesssicherheit ist eingeschränkt, weil die Komponente vergessen oder fehlerhaft montiert werden kann.
Zur Verbesserung vom Komfortverhalten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine effektive Lösung zur Eliniminierung von betriebsbedingten Bremsenquietschgeräuschen bei Teilbelagscheibenbremsen vorzulegen, die zudem bei günstiger Herstellungstechnologie und Logistik eine prozesssichere Reibbelagmontage ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst. Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Patentansprüchen anhand von einem besonderen Federschenkel zusammen mit der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. Eine besonders praktisch verlängert ausgebildete Variante der Erfindung kann gleichzeitig zur Verschleißwarnung genutzt werden. Wenn der Federschenkel zusätzlich derart ausgebildet ist, dass dem Reibbelag eine axial gerichtete Kraftkomponente aufgeprägt wird, ist das Lüftverhalten nach einer Bremsung verbessert. In der Zeichnung zeigt:
1–5 teils simplifiziert die Einzelheiten der Erfindung in unterschiedlichen graphischen Darstellungen oder Varianten, nämlich
1a, b einen bogenförmig gekrümmten elastischen Federschenkel 1c, d einen abgewinkelt vorgesehenen elastischen Federschenkel
2a, b, c, d die entsprechend korrelierenden Ausgestaltungen wie in 1 wobei dem Federschenkel jeweils ein zusätzliches Dämpfungsmittel zugeordnet ist,
3a, b eine Ausführungsform mit zusätzlicher axialer Kraftkomponente zur Verbesserung einer Rückstellwirkung im umbetätigen (lastfrei) Bremszustand,
4a, b die Ausführungsform nach 3a, b im betätigten Bremszustand (belastet),
5 eine Festsattelapplikation wobei die Aufnahme und Abstützung der Reibbeläge ohne gesonderten Halter radial außen in integriert vorgesehenen Aufnahmemulden 3, 4 vom Bremssattelgehäuse erfolgt, und
6 eine bekannte Faustsattelscheibenbremse entsprechend der 1 von der DE 10 2012 218 246 A1 zwecks prinzipieller Erläuterung von der Hintergrundtechnologie.
Grundsätzlich wird zunächst die Hintergrundtechnologie gemäß 6 erläutert. Diese zeigt eine Scheibenbremse 1 bei entferntem Bremssattel, also einen Halter 2 zur Lagerung vom Bremssattel (Faustsatteltyp) mit Aufnahmemulden 3, 4, in die eine achssymmetrische, hammerkopfförmige Rückenplatte 5 vom Reibbelag 6 eingelegt ist. Zur Ausbildung vom Reibbelag 6 ist – etwa mittig – an der Rückenplatte 5 ein klotzförmiger Reibwerkstoff 7 befestigt. Der Reibbelag 6 kann mit Hilfe von einem spannkrafterzeugenden Element, das eine Zuspannkraft auf die Rückenplatte 5 ausübt, an einen zugeordneten, nicht gezeigten, Reibpartner – wie insbesondere an einen Reibring, an eine Bremsscheibe, oder an eine Reibfläche einer Trommelbremse, beziehungsweise an einen sonstigen Reibpartner, angelegt werden. Üblicherweise dient als spannkrafterzeugendes Element der nicht gezeigte Bremssattel. Dieser Bremssattel kann hydraulisch, mechanisch, elektromechanisch und/oder kombiniert durch mehrere Organe betätigt werden, und erfordert zu diesem Zweck entsprechend Energie und Betätigungsmittel.
In dem beschriebenen System dient ein Halteprofil in einem Halter 2 primär zur Aufnahme von zwei parallel angeordneten Reibbelägen 6 beidseits der nicht gezeigten Bremsscheibe. Eine weitere Funktion von dem Halter 2 besteht darin, den Bremssattel in Axialrichtung (parallel zur Raddrehachse Ax) geringfügig verschiebbar, sowie im Übrigen fest, zu lagern. Üblicherweise ist der Bremssattel vom Faust- oder Schwimmsatteltyp, der derart geringfügig verschiebbar an dem Halter 2 gelagert ist, dass prinzipiell ein einziges, einem Reibbelag 6 zugeordnetes Betätigungsorgan von dem Bremssattel (Bremskolben, Gewindemutter o.ä.) ausreicht, um dann einen indirekt durch sogenannte Faustfinger betätigten Reibbelag mit Hilfe von einer Axialverschiebung – infolge der Reaktionskräfte – zur Anlage an den Reibpartner (Bremsscheibe) zu pressen. Festsättel sind demgegenüber fahrzeugfest gelagert und erfordern mindestens zwei gesonderte, beidseits einer Bremsscheibe angeordnete, Betätigungsorgane.
Die Reibbeläge 6 umfassen zumindest die Rückenplatte 5 mit den hammerkopfförmigen Vorsprüngen 8, 9 die aus Stahlwerkstoff oder aus einem mehrlagigen Verbund aus unterschiedlichen zug- und druckfesten Werkstoffen, welche insbesondere eine harzgetränkte zugfeste Fasermatrix enthalten dürfen, gebildet sein kann. Direkt oder indirekt auf der Rückenplatte 5 ist der Reibwerkstoff 7 fixiert. Der Reibbelag 6 dient zur Anlage am Reibring von der Bremsscheibe, der gemeinsam mit einem abzubremsenden Rad um die gemeinsame Drehachse – die parallel und ggf. fluchtend zu Ax gerichtet ist – rotiert. Kolbenseitig und/oder faustfingerseitig kann auf eine Rückseite der Rückenplatte 5 ein Dämpfungsblech aufgebracht, insbesondere aufgeklebt, sein.
Die Kraftübertragung zwischen Reibbelag 6 und Halter 2 erfolgt über wenigstens eine radial gerichtete Auflage 10, 11 die jeweils am hammerkopfförmigen Vorsprung 8, 9 der Rückenplatte 5 angeordnet ist, zumindest weitgehend orthogonal zur Scheibendrehung radial gerichtet verläuft, und wobei jeder dieser Auflagen 10, 11 jeweils ein Widerlager in einem Halterprofil vom Halter 2 zugeordnet ist, so dass tangential zur Bremsscheibe eine formschlüssige Kraftübertragung unter Zugbeanspruchung der Rückenplatte 5 erfolgt. Damit diese gezogene Abstützung auch drehrichtungsunabhängig erfolgen kann, sind die Reibbeläge 6 jeweils achssymmetrisch zu Achse S mit den beiden hammerkopfförmigen Vorsprüngen 8, 9 versehen, welche zum Angriff an dem zugeordneten Halterprofil dienen. Für eine besser verträgliche, drehrichtungsunabhängige Verteilung und Einleitung der Bremskräfte ist es möglich, dass die hammerkopfförmigen Vorsprünge 8, 9 vom Reibbelag 6 jeweils an einem einlaufseitigen Ende unter Zubeanspruchung, und jeweils an einem auslaufseitigen Ende unter Druckbeanspruchung in den Aufnahmemulden 3, 4 vom Halterprofil aufgenommen sind. Weil die formschlüssige Aufnahme der hammerkopfförmigen Reibbeläge 6 in den Aufnahmemulden 3, 4 notwendigerweise mit Spiel vorgesehen ist, um die axiale Verschiebbarkeit zu ermöglichen, kann nach einem Bremsvorgang und einem Drehrichtungswechsel mit erneut anschließendem Bremsvorgang bei einigen bekannten Radbremsen Schlag- und Klackgeräusch (Reversierklacken) emittiert werden. Dies erfolgt bei formschlüssiger Anlage der Reibbeläge 6 nachdem das besagte Spiel überwunden ist, bevor der Reibbelag 6 gewaltsam in seine formschlüssige Aufnahme in der Aufnahmemulde 3, 4 prallt.
Im Zusammenhang mit dieser Grundlage werden nun die Einzelheiten und die Funktion der vorliegenden Erfindung auf Basis der 1–5 erläutert.
Wie die 1–5 zeigen, verfügt jeder Scheibenbremsbelag 6 am Ende vom hammerkopfförmigen Vorsprung 8, 9 über wenigstens einen gebogenen, elastischen Federschenkel 12. Der Federschenkel 12 ist so arrangiert, dass der Reibbelag 6 durch den Federschenkel 12 zwischen seinen Aufnahmemulden 3, 4 im Halterprofil elastisch eingezwängt ist, ohne die axiale Verschieblichkeit vom Reibbelag 6 prinzipiell einzuschränken.
Jeder Federschenkel 12 am Ende vom Vorsprung 8, 9 ist entlang mindestens einer Biegeachse B, B1, B2 abgekröpft-abgewinkelt oder sukzessive bogenförmig ausgeformt, wobei die Biegeachse B, B1, B2 jeweils radial ausgerichtet ist. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Rückenplatte 5 des Belags im Bereich des Federschenkels 12 elastisch schraubenfederartig gewickelt vorgesehen. Durch integrierte Elastizität der Rückenplatte 5 im Kraftfluss der Kraftabstützung wird eine verbesserte Schwingungsbekämpfung erzielt. Reversierklacken wird mittels elastischer Einspannung unterdrückt. Zur Abstützung erhöhter Umfangslasten kann vorgesehen sein, dass der Federschenkel 12, zumindest unter den erhöhten Tangentialkräften „auf Block“ geht, also eine direkte, formschlüssige, metallische Auflage einnimmt. Eine alternative Lösung kann durch Abänderung vom Kraftfluss darin bestehen, dass erhöhte Last ausschließlich unter Umgehung vom Federschenkel 12 anderweitig formschlüssig übertragen wird.
Mit Vorteil ist der genannte Federschenkel 12 in Richtung zur Rückseite vom Reibbelag 6 hin abgekröpft gebogen vorgesehen. Mit anderen Worten ist der Federschenkel 12 von der Seite mit dem Reibwerkstoff 7 wegweisend arrangiert. Eine oder mehrere Biegeachsen B, B1, B2 vom Federschenkel 12 erstrecken sich parallel zur Radialrichtung R. Die elastische Verformung vom Federschenkel 12 ist vorbestimmt und kann mehrere Millimeter bis hin zu einigen Bruchteilen eines Millimeters ausmachen. In jedem Fall ist die Verformung unter Beanspruchung rein elastisch reversibel, so dass jeder Federschenkel 12 in seinem kraftfreien Zustand wieder in eine unverformte oder vorgespannte Ausgangsstellung gelangt (Federwirkung).
Bei einer Ausführungsform ist es denkbar, dass der maximale Federweg /Spalt zusätzlich durch ein gesondertes, energieverzehrendes Dämpfungsmittel 13, wie insbesondere durch eine elastisch deformierbare Masse – beispielsweise Silikonwerkstoff – verfüllt ist, um neben der metallischen Rückstellfederwirkung einen zusätzlichen Widerstand, Rückstelleffekt sowie Dämpfungswirkung zu erzielen.
Mittels Formgebung und auch Dimensionierung des integrierten Federschenkels 12 am Ende vom hammerkopfförmigen Vorsprung 8, 9 der Rückenplatte 5 vom Reibbelag 6 wird es ermöglicht, die emittierte Frequenz positiv zu beeinflussen. Bevorzugt ist dazu ein S-Bogen ausgewählt dessen Krümmung aus einem oder aus mehreren Kreisbögen mit vorgegebenen, identischen oder unterschiedlichen Radien zusammengesetzt ist. Das Dämpfungsmittel 13 kann begleitend dazu dienen, dass ein nichtbelasteter Federschenkel 12 nicht einfach als freier Resonanzkörper wirkt. Auch Klackgeräusch beim „auf Blocksetzen“ vom Federschenkel wird vermieden.
Mit Vorteil ist das Dämpfungsmittel 13 flächig haftend sowie adhäsiv am Federschenkel 12 appliziert, wodurch eine einfache und kostengünstig herstellbare Befestigungsmöglichkeit des Dämpfungsmittels 13 erzielt wird.
Vorteilhafterweise erfüllt der Federschenkel 12 jeweils in Kombination oder einzeln folgende Zusatzfunktionalitäten. So ist es möglich, dass der Federschenkel 12 neben seiner tangential gerichteten Federkraftkomponente zusätzlich eine axial rückstellend entgegen der Bremsbetätigungsrichtung axial gerichtete Kraftkomponente (vgl. 4a, b) aufprägt. Dadurch wird ein verbessertes Lüften der Reibbeläge 6 nach einer Bremsung ermöglicht.
Wenn der Federschenkel 12 wie aus der 1 und 2 ersichtlich mit einer Verlängerung 14 versehen ist, deren Länge sich bis auf ein Niveau eines vorgegebenen Verschleißgrenzwertes vom Reibwerkstoff 7 erstreckt, dient der Federschenkel 12 vorteilhaft und gleichzeitig als akustischer Reibbelagverschleißsensor (Kratzblech).
Die grundsätzliche Funktion der Erfindung wird zusammenfassend nochmals wie folgt vorgetragen:
Bei jeder Bremsung wird ein hammerkopfförmig gezogen aufgehängter Reibbelag 6, durch die Drehbewegung der Bremsscheibe, an seine zugehörige Aufnahmemulde 3, 4 im Halterprofil angelegt. Zumindest dadurch kommt es zur elastischen Verspannung zwischen Federschenkel 12 und Halterprofil, wobei es besonders bei großen Bremskräften auch möglich ist, dass der Federschenkel 12 maximal elastisch reversibel verformt wird, also metallisch formschlüssig „auf Block“ geht. Die beschriebene elastische Einspannung vom Reibbelag 12 in Relation zum Halterprofil beseitigt Reversierklacken und sorgt für eine verbesserte Geräuschdämpfung und/oder Verlagerung von hochfrequenten Geräuschen.
Bezugszeichenliste

1: Scheibenbremse
2: Halter
3: Aufnahmemulde
4: Aufnahmemulde
5: Rückenplatte
6: Reibbelag
7: Reibwerkstoff
8: hammerkopfförmiger Vorsprung
9: hammerkopfförmiger Vorsprung
10: Auflage
11: Auflage
12: Federschenkel
13: Dämpfungsmittel
14: Verlängerung
B, B1, B2: Biegeachse
Ax: Axialrichtung
T: Tangentialrichtung
R: Radialrichtung
Fu: Umfangskraft (= Reibkraft = µ·Fn)
Fn: Normalkraft (Zuspannkraft)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2804808 A1 [0001]
DE 102012218246 A1 [0010]

Claims

Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag, nämlich Reibbelag (6), für eine Fahrzeugscheibenbremse, umfassend hammerkopfförmige Vorsprünge (8, 9) umfassend wenigstens eine Rückenplatte (5) mit daran befestigtem Reibwerkstoff (7) zur Anlage an einem Reibring, und wobei die Vorsprünge (8, 9) zur tangential festen Halterung sowie zur axial verschiebbaren Führung in Widerlager eines Halterprofils eingreifen, so dass eine Einleitung einer tangential gerichteten Umfangskraft (Fu, Reibkraft) in das Halterprofil eine Zugbeanspruchung in den Vorsprüngen (8, 9) induziert, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückenplatte (5) mit einem einstückig angeformten Federschenkel (12) zur elastischen Reibbelagbefederung in Tangentialrichtung T versehen ist.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federschenkel (12) um wenigstens eine Biegeachse (B, B1, B2) in Radialrichtung R, orthogonal zur Achsialrichtung ax, abgekröpft gebogen, insbesondere schraubenförmig gewickelt, ausgebildet ist.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federschenkel (12) aus einfach oder mehrfach gekrümmten Kreisbogenabschnitten mit identisch übereinstimmenden oder unterschiedlich dimensionierten Radien ausgebildet ist.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federschenkel (12) weitgehend vollständig auf einer dem Reibwerkstoff (7) abgewandten Seite von der Rückenplatte (5) angeordnet ist.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federschenkel (12) eine Verlängerung (14) aufweist, deren Länge mit einem Niveau eines Verschleißgrenzwertes vom Reibwerkstoff (7) übereinstimmend ausgebildet ist, so dass eine integrierte Reibbelagverschleißwarneinrichtung vorliegt.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federschenkel (12) an einem Ende von einem hammerkopfförmigen Vorsprung (8, 9) angeordnet ist.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federschenkel (12) an einem Ende von jedem hammerkopfförmigen Vorsprung (8, 9) angeordnet ist.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Federschenkel (12) Anschläge für eine formschlüssige metallische Blockauflage unter erhöhten Kräften zugeordnet sind.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein vorbestimmter elastischer Federweg vom Federschenkel (12) einen Bereich zwischen Bruchteilen eines Millimeters bis hin zu mehreren Millimetern beansprucht, und dass der Federschenkel (12) elastisch reversibel ins Halterprofil eingespannt ist.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Federschenkel (12) zusätzlich ein energieverzehrendes Dämpfungsmittel (13) zugeordnet ist.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmittel (13) flächig sowie adhäsiv haftend an dem Federschenkel (12) befestigt vorgesehen ist.
Hammerkopfförmiger Scheibenbremsbelag für eine Fahrzeugscheibenbremse, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federschenkel (12) zusätzlich dazu vorgesehen und eingerichtet ist, um dem Reibbelag (6) eine axial gerichtete Kraftkomponente aufzuprägen, die ein verbessertes Lüften nach einer Bremsung ermöglicht.