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Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei einer gattungsgemäßen, auch als Schiebesattel-Bremse (oder auch Schwimmsattelbremse) bekannten Scheibenbremse wird im Fall einer Bremsung mittels einer Zuspanneinrichtung, die pneumatisch oder elektromotorisch betätigbar ist, ein aktionsseitiger Bremsbelag gegen eine fahrzeugseitige Bremsscheibe gepresst. Im weiteren Verlauf des Bremsvorgangs wird der Bremssattel, bezogen auf die Bremsscheibe, entgegen der Zuspannrichtung des aktionsseitigen Bremsbelages verschoben unter Mitnahme und Anpressen des gegenüberliegenden, reaktionsseitigen Bremsbelages an die andere Seite der Bremsscheibe.
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Nach einem Lösen der Bremse verbleibt bei der bekannten Scheibenbremse der Bremssattel in dieser Position, in der die Bremsbeläge, zumindest aber der reaktionsseitige Bremsbelag zwar drucklos, jedoch schleifend an der Bremsscheibe anliegt. Die dadurch im Fahrbetrieb auftretenden Restschleifmomente der Bremsbeläge wirken sich insofern nachteilig aus als sie zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führen ebenso wie zu einer Verringerung der Standzeit der beteiligten Bauteile, nämlich der Bremsscheibe und der Bremsbeläge.
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Zwar erfolgt ein geringes Lösen der Bremsbeläge im Fahrbetrieb beispielsweise durch einen Taumelschlag der Bremsscheibe sowie durch Erschütterungen und Querbeschleunigungen bei Kurvenfahrten. Diese Effekte sind jedoch nicht ausreichend, um die genannten Restschleifmomente wirksam zu verhindern. Ebenso können diese Effekte nach einem Lösen der Bremsbeläge von der Bremsscheibe erneut zu einem Anliegen der Bremsbeläge an der Bremsscheibe führen, wodurch wiederum ein Restschleifmoment entstehen kann.
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Um diesem Problem zu begegnen, ist in der
DE 10 2007 001 213 eine Scheibenbremse offenbart mit einer Rückstelleinrichtung, die in einem der Führungsholme, über die der Bremssattel verschiebbar am Bremsträger gehalten ist, angeordnet ist und die ein federndes Rückstellelement aufweist, durch das der Bremssattel in eine Ausgangsstellung verschoben wird.
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Prinzipiell hat sich diese Konstruktion bewährt. Jedoch kann der Einsatz dieser bekannten Rückstelleinrichtung bei druckluftbetätigten Scheibenbremsen schwerer Nutzfahrzeuge zu Problemen führen, da hier weite Grenzen variabler Einflüsse durch Bauteiltoleranzen und Bauteildeformationen wirksam sind, die eine sichere Funktion dieser Rückstelleinrichtung nicht in jedem Fall zulassen.
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Vergleichbare Probleme ergeben sich bei einer Scheibenbremse wie sie in der
DE 10 2012 006 111 A1 thematisiert ist. Dabei ist eine Rückstelleinrichtung auf der der Zuspanneinrichtung gegenüberliegenden, dem reaktionsseitigen Bremsbelag zugewandten Seite angeordnet, wodurch eine wirksame, insbesondere automatische Rückstellung des Bremssattels erreicht wird, bei gleichzeitig minimalstem Eingriff in die Systemsteifigkeit.
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In jedem Fall wirkt die Rückstelleinrichtung auf den Bremssattel, wobei der Bremsträger als Widerlager fungiert.
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DE 10 2016 117 777 betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden, als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel, der an einem ortsfesten Bremsträger befestigt ist und eine zentrale Öffnung über der Bremsscheibe aufweist, zwei im Bremssattel angeordneten, gegensinnig bewegbaren, jeweils eine Belagträgerplatte und einen darauf befestigten Reibbelag aufweisenden Bremsbelägen, von denen ein aktionsseitiger bzw. zuspannseitiger Bremsbelag, mittels einer Zuspanneinrichtung über mindestens einen Bremsstempel gegen die Bremsscheibe pressbar ist, sowie mindestens einer Rückstelleinrichtung, mit der die Bremsbeläge nach einem bremsbedingten Verschieben und Lösen der Bremse rückführbar sind. Die Rückstelleinrichtung weist mindestens ein an einem Bremsbelag angebrachtes Rückstellelement auf, das zwischen diesem Bremsbelag und einem ortsfesten Bauteil angeordnet ist und auf den Bremsbelag eine Rückstellkraft ausübt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass mit konstruktiv einfachsten Mitteln die Standzeit insbesondere der Bremsbeläge und der Bremsscheibe erhöht und die Betriebskosten insgesamt gesenkt werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, umfasst einen eine Bremsscheibe übergreifenden, als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel, der an einem ortsfesten Bremsträger befestigt ist, sowie zwei im Bremssattel angeordnete, gegensinnig bewegbare, jeweils eine aus Gusseisen bestehende Belagträgerplatte und einen darauf befestigten Reibbelag aufweisende Bremsbeläge auf.
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Ein aktionsseitiger, das heißt zuspannseitiger Bremsbelag ist mittels einer Zuspanneinrichtung über mindestens einen Bremsstempel gegen die Bremsscheibe pressbar. Mittels mindestens einer Rückstelleinrichtung sind die Bremsbeläge nach einem bremsbedingten Verschieben und Lösen der Bremse rückführbar, wobei die Rückstelleinrichtung mindestens ein an einem Bremsbelag angebrachtes Rückstellelement aufweist, das zwischen diesem Bremsbelag und einem ortsfesten Bauteil angeordnet ist und auf den Bremsbelag eine Rückstellkraft ausübt. Das mindestens eine Rückstellelement ist als eine Blattfeder mit einem Federarm ausgebildet, der sich am Bremsträger als ortsfestem Bauteil abstützt.
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Das Rückstellelement ist vorteilhaft als einfache Blattfeder ausgeführt, die in radialer Richtung und an dier dem Reibbelag abgewandten Seite der Belagträgerplatte über den Bremsbelag ragt. Dies kann gleichermaßen bei beiden Bremsbelägen vorgesehen sein. Das überstehende Ende der Blattfeder ist gegenüber dem Bremsträger in axialer Richtung verspannt. Die dabei entstehende Federkraft bewirkt eine rückstellende Kraft auf den jeweiligen Bremsbelag.
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Durch die Abstützung der Federelemente am ortsfesten Bremsträger, werden nicht nur die Bremsbeläge zur Bremsscheibe positioniert, sondern vorteilhaft auch der axial verschiebbare Bremssattel. Durch die Zentrierung der Bremsbeläge und des Bremssattels gegenüber der Bremsscheibe kann eine ideale Reduzierung von Restschleifmomenten ermöglicht werden
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Die Rückstellelemente als Blattfedern sind besonders vorteilhaft einfach und kostengünstig herzustellen, z.B. als Stanz-/Biegeteil.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Anlagebereich des Bremsträgers, an dem sich der Federarm abstützt, scharfkantig ausgebildet, so dass der Federarm den Bremsträger linear berührt.
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Bei fortschreitendem Verschleiß des Reibbelages und der Bremsscheibe ergibt sich eine Relativbewegung des Federarms zum ortsfesten Bremsträger, die durch eine am Bremsträger vorgesehene Markierung, beispielsweise eine Skalierung optisch erkennbar ist und eine Anzeige für Summenverschleiß, Einzelverschleiß oder Schrägverschleiß bilden kann.
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Dabei bildet der Federarm mit seinem freien, dem Bremsträger zugewandten Ende ein Zeigerelement, mit dem in Korrespondenz mit der Markierung optisch erkennbar ist, ob ein Bremsbelagwechsel erforderlich ist. Eine Markierung kann beispielsweise durch Kennzeichnung „i.O.“ (in Ordnung) und „n.i.O.“ (nicht in Ordnung) vorgesehen sein. Als Markierung ist überdies eine fortlaufende Skalierung denkbar.
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Eine Verschleißerkennung kann auch mittels eines Dehnungsmessstreifens erfolgen, der an der Blattfeder befestigt ist und mit dem die durch eine Verschleißnachstellung sich ergebende Spannungszunahme in der Blattfeder durch kontinuierliche Messung erkannt wird.
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Über diese Sensierung ist auch ein tangentialer Schrägverschleiß zwischen Einlaufseite und Auslaufseite oder ein Ungleichverschleiß der beiden Bremsbeläge erkennbar.
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Durch die Erfindung ergibt sich ein weiterer Vorteil, der zur Funktionssicherheit der Scheibenbremse insgesamt beiträgt und zwar eine Durchzugssicherung.
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Die an der Belagträgerplatte angebrachten Blattfedern bilden quasi eine Störkontur, die einen Bauteilverlust der Bremsbeläge wirksam verhindert, wobei die Befestigung der Blattfedern an der Belagträgerplatte durch einen aufgepressten Niet, eine Punktschweißung, eine Vertaumelung des Gussmaterials der Belagträgerplatte oder ähnlichen Verbindungsarten erfolgt.
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Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Blattfedern so gestaltet sind, dass sie die seitlichen Anlageflächen der Belagträgerplatte an einem Bremsträgerhorn überdecken, wodurch ein Schutz vor Eingrabungen am Bremsbelag erreicht wird, die sich durch Vibration im Fahrbetrieb an der aus relativ weichem Gusseisen bestehenden Belagträgerplatte ergeben. Überdies wird ein erhöhter Korrosions- und Verschmutzungsschutz erreicht, ebenso wie eine verbesserte Bremsbelagführung gegenüber dem Bremsträger.
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Bei einer Ausführungsvariante, bei der zwei Blattfedern vorgesehen sind, können diese mit jeweils unterschiedlichen Federraten konzipiert sein. Durch die sich ergebenden ungleichmäßigen Federkräfte wird einem tangentialen Schrägverschleiß des Bremsbelages entgegengewirkt, was vor allem bei einer Scheibenbremse verstärkt auftritt, die lediglich einen zentralen Bremsstempel aufweist.
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Unter der Bezeichnung „Noise Vibration Harshness“ (NVH) ist das Geräusch- und Vibrationsverhalten beispielsweise einer Scheibenbremse bekannt. Eine Reduzierung dieses Verhaltens wird bei der erfindungsgemäßen Scheibenbremse dadurch erreicht, dass die Blattfedern und damit die Bremsbeläge in Achsrichtung vorgespannt sind.
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Im Übrigen wird durch die Anbringung der Blattfedern an der Rückseite der Belagträgerplatte eine Fehlmontage, insbesondere im Fall eines Bremsbelagaustauschs verhindert. Dabei bilden die Blattfedern eine Störkontur gegenüber der Bremsscheibe.
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Zur Sicherung, vor allem zu Verdrehsicherung der Blattfeder, ist neben einer Fixierung in axialer Richtung eine Sicherung quer dazu dadurch zu erreichen, dass im Federam eine Aussparung, vorzugsweise ein zum freien Ende hin offener Schlitz vorgesehen ist, in die bzw. in den eine Gegenkontur des Bremsträgers eingefügt ist, wobei diese Gegenkontur durch einen Zapfen des Bremsträgers gebildet sein kann.
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Neben der erwähnten axialen Vorspannung der Blattfeder in axialer Richtung ist eine Vorspannung der Blattfeder und damit des Bremsbelages in Auslaufrichtung vorgesehen, durch die der Bremsbelag durchgehend am auslaufseitigen Belagträgerhorn anliegt, so dass der Bremsbelag bei einer Bremsbetätigung lediglich minimal in Umfangsrichtung bewegt wird. Damit wird eine Relativbewegung zwischen dem Druckstück des Bremsstempels, dem Gewinderohr und der Innenmechanik des Bremsstempels gegenüber dem Bremsbelag wesentlich verringert, wodurch insbesondere die Innenmechanik deutlich entlastet wird.
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Dieser Effekt kann über eine Schräge im Anlagebereich des Federarmes am Bremsträger erzielt werden, beispielsweise durch eine im Querschnitt V-förmige Ausnehmung, wodurch beim Einbau des Bremsbelages zum einen die genannte Vorspannung in Umfangsrichtung erreicht und zum anderen eine einfachere Montage des Bremsbelages ermöglicht wird, wenn das freie Ende des Federarmes im Sinne einer Spitze ausgebildet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik
- 2-9 jeweils verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung als Teilausschnitt in perspektivischer Ansicht.
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In der 1 ist eine Scheibenbremse 1 nach dem Stand der Technik abgebildet, die pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder in Kombinationen daraus, betätigbar sein kann.
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Die Scheibenbremse 1 weist eine fahrzeugseitige Bremsscheibe 2 auf, an die im Fall einer Bremsung beidseitig Bremsbeläge 3 gepresst werden, die in einem ortsfesten Bremsträger 6 axial verschiebbar gehalten sind. Dabei überspannt ein Bremssattel 10 die Bremsscheibe 2, wobei der Bremssattel 10 an dem Bremsträger 6 ebenfalls verschiebbar befestigt ist und der überdies eine Montageöffnung 9 aufweist, durch die die Bremsbeläge 3 in den Bremsträger 6 einsetzbar sind.
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Einem Sattelrücken 12 des Bremssattels 10 gegenüberliegend ist in einem Aufnahmeraum eine nicht dargestellte Zuspanneinrichtung angeordnet, mittels der über einen angeschlossenen Bremsstempel 11 der zugeordnete, zuspannseitige Bremsbelag 3 gegen die Bremsscheibe 2 pressbar ist.
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Jeder Bremsbelag 3 weist eine aus Gusseisen, vorzugsweise einem Sphäroguss, bestehende Belagträgerplatte 4 auf, an der auf der der Bremsscheibe 2 zugewandten Seite ein Reibbelag 5 befestigt ist. An der zuspannseitigen Belagträgerplatte 4 liegt im Fall einer Bremsung ein Druckstück des Bremsstempels 11 an.
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Der Sattelrücken 12 ist über Zugstreben 13, die die Montageöffnung 9 seitlich begrenzen, mit dem den Aufnahmeraum für die Zuspanneinrichtung aufnehmenden Sattelkopf verbunden.
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Die Bremsbeläge 3 sind jeweils in einem Belagschacht zwischen zwei Bremsträgerhörnern 7 des Bremsträgers 6 positioniert.
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Zur Fixierung der Bremsbeläge 3 sind auf der der Montageöffnung 9 zugewandten Seite der Belagträgerplatten 4 Belaghaltefedern 8 befestigt, an denen sich Belaghaltebügel 14 abstützen, wodurch die Bremsbeläge 3 unter Vorspannung im Bremsträger 6 gehalten werden.
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Des Weiteren ist in der bekannten Scheibenbremse eine Rückstelleinrichtung angeordnet, mit der die Bremsbeläge 3 nach einem Lösen der Bremse rückholbar sind, wobei diese Rückstelleinrichtung nicht dargestellt ist, jedoch der
DE 10 2016 117 777 A1 zu entnehmen ist.
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In der 2 ist in einem Teilausschnitt der Scheibenbremse die einer Bremsscheibe 2 abgewandte Rückseite der Belagträgerplatte 4 dargestellt, an der den den Bremsträgerhörnern 7 zugewandten Endbereichen jeweils als Rückstelleinrichtung eine Blattfeder 15 mittels eines Befestigungselementes 17 in Form eines Niets befestigt.ist. Ein Führungsstift 18 der Belagträgerplatte 4 durchtritt eine entsprechende Öffnung der Blattfeder 15, wodurch im Zusammenwirken mit dem Befestigungselement 17 die Blattfeder 15 verdrehsicher gehalten ist.
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Das freie Ende des Federarms 16 stützt sich auf der der Bremsscheibe 2 abgewandten Seite am Bremsträger 6 ab, wobei dieses freie Ende in Form einer abgewinkelten bzw. gebogenen Zunge 19 gestaltet ist.
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Beim Zuspannen der Bremse, d.h. beim axialen Verschieben der Bremsbeläge 3 hin zur Bremsscheibe 2 werden die Blattfedern 15 gespannt, so dass nach einem Lösen der Bremse die beiden sich gegenüberliegenden Bremsbeläge 3 mittels der angeschlossenen Blattfedern 15 so weit von der Bremsscheibe 2 gelöst werden, dass sich diese gegenüber den Bremsbelägen 3 frei drehen kann.
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In der 3 ist ein Ausschnitt der Scheibenbremse erkennbar, bei der am Grund des Belagschachtes des Bremsträgers 6 eine scharf ausgebildete Kante 21 vorgesehen ist, an der der Federarm 16 mit seiner gekröpften Zunge 19 anliegt.
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Im Überdeckungsbereich der Zunge 19 ist an dem Bremsträger 6 eine Markierung 20 vorgesehen, mit der in Korrespondenz mit dem Endbereich der Zunge 19 eine verschleißbedingte Verstellung des Bremsbelages 3 optisch durch die Montageöffnung 9 erkennbar ist, wobei die Markierung 20 aus Angaben „i.O.“ (in Ordnung) und „n.i.O.“ (nicht in Ordnung) vorliegt und gegebenenfalls farblich abgesetzt sein kann gegenüber dem Bremsträger 6 und/oder dem Federarm 16. Je nach Verschleißgrad der Bremsbeläge 3 und der Bremsscheibe 2 wird der Federarm 16 über die Kante 21 gezogen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 4 dargestellt. Hierbei ist die Blattfeder 16 durch zwei abständig zueinander angeordnete Befestigungselemente 17 in Form von Nieten an der Belagträgerplatte 4 gehalten, wobei der Federarm 16 mit seiner Zunge 19 so weit den Bremsträger 6 überdeckt, dass durch die Blattfeder 15 eine Durchzugssicherung gegeben ist, d.h., der Bremsbelag 3 wird in jedem Fall im Bereich des Bremsträgers 6 gehalten.
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Eine weitere Variante der Erfindung ist in der 5 abgebildet. Darin ist zu erkennen, dass die Blattfeder 15 neben dem außenseitig am Bremsträger 6 anliegenden Federarm 16, der im Wesentlichen die Rückstellung des Bremsbelages 3 bewirkt, eine Lasche 22 aufweist, die mit ihrem dem Bremsträger 6 zugewandten Ende in einen Spalt 23 des Bremsträgers 6 eingreift und an die sich ein abgewinkelter Anlagestreifen 22' anschließt, der an der zugeordneten Seite des Bremsträgerhorns 7 anliegt. Damit wird ein Schutz der Belagträgerplatte 4 vor Beschädigungen durch Vibration geschützt, und eine verbesserte Führung des Bremsbelages 3 erreicht, ebenso ein erhöhter Korrosions- und Verschmutzungsschutz.
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Um einem tangentialen Schrägverschleiß des Reibbelages 5 entgegenzuwirken, sind in der 6 erkennbar zwei Blattfedern 15, 15'in den sich gegenüberliegenden Endbereichen der Belagträgerplatte 4 angeordnet, deren Federarme 16, 16' unterschiedliche Federraten aufweisen, wozu die Federarme 16, 16' in ihrer Breite und/oder Dicke unterschiedlich dimensioniert sind. Im Beispiel ist der auslaufseitige, rechts in der Figur erkennbare Federarm 16' breiter als der einlaufseitige Federarm 16 gegenüberliegend.
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In der 7 ist beispielhaft dargestellt, wie ein Fehleinbau des Bremsbelages 3 durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung verhindert wird. In diesem Fall ist der linksseitige Bremsbelag 3 so angeordnet, dass sein Reibbelag 5 in die der Bremsscheibe 2 abgewandte Richtung weist, während die Blattfeder 15 in den Belagschacht des Bremsträgers 6 ragt, was einen Einbau des Bremsbelages 3 verhindert.
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Der Federarm 16 der Blattfeder 15 gemäß der 8 weist an seinem freien Ende eine zur Stirnseite der umgebogenen Zunge 19 hin offenen Schlitz 24 auf, in dem ein Zapfen 25 des Bremsträgers 6 geführt ist. Damit wird eine Fixierung der Blattfeder 15 und damit des Bremsbelages 3 in axialer Richtung erreicht, ebenso eine Sicherung gegen Verdrehen.
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Zur Vorspannung der Blattfeder 15 sowohl in Zuspannrichtung des Bremsbelages 3 wie auch in Auslaufrichtung, also quer zur Verschieberichtung, ist bei dem in der 9 gezeigten Ausführungsbeispiel im Bremsträger 6 eine sich in Verschieberichtung des Bremsbelages 3 erstreckende, im Querschnitt V-förmige Furche 26 vorgesehen, in die ein daran angepasster spitzwinklig geformter Endbereich 27 des Federarmes 16 eingreift.
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Hierdurch liegt der Bremsbelag 3 durchgehend am auslaufseitigen Bremsträgerhorn 7 an und wird bei einer Bremsbetätigung lediglich minimal in Umfangsrichtung bewegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheibenbremse
- 2
- Bremsscheibe
- 3
- Bremsbelag
- 4
- Belagträgerplatte
- 5
- Reibbelag
- 6
- Bremsträger
- 7
- Bremsträgerhorn
- 8
- Belaghaltefeder
- 9
- Montageöffnung
- 10
- Bremssattel
- 11
- Bremsstempel
- 12
- Sattelrücken
- 13
- Zugstrebe
- 14
- Belaghaltebügel
- 15
- Blattfeder
- 15'
- Blattfeder
- 16
- Federarm
- 16'
- Federarm
- 17
- Befestigungselement
- 18
- Führungsstift
- 19
- Zunge
- 20
- Markierung
- 21
- Kante
- 22
- Lasche
- 22'
- Anlagestreifen
- 23
- Spalt
- 24
- Schlitz
- 25
- Zapfen
- 26
- Furche
- 27
- Endbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007001213 [0005]
- DE 102012006111 A1 [0007]
- DE 102016117777 [0009, 0041]
