DE102021121683A1

DE102021121683A1 - Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug sowie Bremsbelag für eine Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102021121683A1
Application number: DE102021121683.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Koller; Stefan Huber; Josef Johann Schropp; Thomas Steinhuber; Martin Pleintinger; Natalie Roth
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2023-02-23
Also published as: WO2023020879A1; EP4388215A1; KR20240036633A; CN117795224A

Abstract

Eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug umfasst einen eine Bremsscheibe (2) übergreifenden, als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel (10), zwei darin angeordnete, in Richtung der Bremsscheibe (2) gegensinnig bewegbare, jeweils eine Belagträgerplatte (4) und einen drauf befestigten Reibbelag (5) aufweisende Bremsbeläge (3), die jeweils in einem in Drehrichtung der Bremsscheibe (2) durch Bremsträgerhörner (7) begrenzten Belagschacht eines fahrzeugseitigen Bremsträgers (6) angeordnet sind, sowie mindestens eine Rückstelleinrichtung, mit der die Bremsbeläge (3) nach einem bremsbedingten Verschieben und Lösen der Bremse rückführbar sind, wobei die Rückstelleinrichtung mindestens ein an einem Bremsbelag (3) angebrachtes Rückstellelement aufweist, das zwischen dem Bremsbelag (3) und einem ortsfesten Bauteil angeordnet ist und auf dem Bremsbelag (3) eine Rückstellkraft ausübt, wobei das mindestens eine Rückstellelement als eine auf der dem Reibbelag (5) abgewandten Rückseite der Belagträgerplatte (4) befestigte Blattfeder (15, 15') mit einem Federarm (16, 16') ausgebildet ist, der sich in Umfangsrichtung der Bremsscheibe erstreckt und sich am Bremsträger (6) als ortsfestem Bauteil abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einen Bremsbelag für eine Scheibenbremse.
Bei einer gattungsgemäßen, auch als Schiebesattel-Bremse 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 Bremsbelags an die andere Seite der Bremsscheibe.
Nach einem Lösen der Bremse verbleibt der Bremssattel in dieser Position, in der die Bremsbeläge, zumindest aber der reaktionsseitige Bremsbelag, zwar drucklos, jedoch schleifend an der Bremsscheibe anliegen. 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 Bremsscheibe und der Bremsbeläge.
Zwar erfolgt ein geringes Lösen der Bremsbeläge im Fahrbetrieb, beispielsweise durch einen Taumelschlag der Bremsscheibe sowie durch Erschütterungen und Querbeschleunigungen bei Kurvenfahrten. Jedoch sind diese Effekte nicht ausreichend, um die genannten Restschleifmomente wirksam zu verhindern.
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.
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.
Vergleichbare Probleme ergeben sich bei einer Scheibenbremse, wie sie in der DE 10 2012 006 111 A1 thematisiert sind. 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 minimalem Eingriff im die Systemsteifigkeit.
In jedem Fall wirkt die Rückstelleinrichtung auf den Bremssattel, wobei der Bremsträger als Widerlager fungiert.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2016 117 777 A1 wiederum ist eine Scheibenbremse bekannt, bei der die Rückstelleinrichtung mindestens ein an einem Bremsbelag angebrachtes Rückstellelement aufweist, das zwischen diesem Bremsbelag und einem ortsfesten Bauteil, wie einem Bremsträger, angeordnet ist und auf den Bremsbelag eine Rückstellkraft ausübt.
Vermehrt kommen Scheibenbremsen zum Einsatz, die derart konfiguriert sind, dass eine Korrespondenz der Rückstelleinrichtung mit den aktionsseitigen Bremsträgerhörnern bauraumbedingt nur unter Einbuße der Sattelsteifigkeit möglich ist. Eine Anbindung der Rückstelleinrichtung an die dem reaktionsseitigen Bremsbelag zugeordneten Bremsträgerhörner ist ebenfalls nicht möglich, da eine Belaghaltefeder auf den Bremsträgerhörnern gleitet. Bei diesen Scheibenbremsen ist es daher nicht möglich, die bekannten Rückstelleinrichtungen einzusetzen.
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 Bremsscheiben, erhöht und die Betriebskosten insgesamt gesenkt werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Gegenüber einer Scheibenbremse nach dem Stand der Technik bietet die erfindungsgemäße Ausbildung erhebliche Vorteile. Diese ergeben sich unter anderem aus der äußerst einfachen Realisierung der Erfindung, da das als Blattfeder ausgebildete Rückstellelement aus einem einfachen Federblech hergestellt werden kann, beispielsweise durch Stanzen und/oder Biegen, wobei die Befestigung der Blattfeder an der dem Reibbelag des Bremsbelages abgewandten Rückseite der Belagträgerplatte durch geeignete Maßnahmen erfolgen kann. Hierzu zählt beispielsweise das Nieten, Schrauben, Schweißen, Vertaumeln, Verpressen oder dergleichen.
Bevorzugt ist beidseitig des Bremsbelages eine Blattfeder vorgesehen, die sich am jeweils zugeordneten Bremsträgerhorn abstützt, wobei die jeweilige Blattfeder den Bremsbelag an seinen beiden Schmalseiten überragt.
Das jeweils überstehende Ende der Blattfeder ist gegenüber dem Bremsträger in axialer Richtung verspannt, so dass die dabei entstehende Federkraft eine rückstellende Kraft auf den jeweiligen Bremsbelag ausübt.
Durch die Abstützung der Blattfedern, die bevorzugt an beiden Bremsbelägen befestigt sind, an ortsfesten Bremsträgern, werden nicht nur die Bremsbeläge zur Bremsscheibe positioniert, sondern auch der axial verschiebbare Bremssattel. Durch die Zentrierung der Bremsbeläge und des Bremssattels gegenüber der Bremsscheibe kann eine ideale Reduzierung von Restschleifmomenten erreicht werden.
Durch die Erfindung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Durchzugssicherung, die zur Funktionssicherheit der Scheibenbremse insgesamt beiträgt. Die an der Rückseite der Belagträgerplatte angebrachten Blattfedern bilden quasi eine Störkontur, die einen Bauteilverlust der Bremsbeläge wirksam verhindert.
Durch die Abstützung der Blattfedern am ortsfesten Bremsträger, werden nicht nur die Bremsbeläge zur Bremsscheibe hin positioniert, sondern auch die axial verschiebbare Zuspanneinrichtung, wobei durch die Zentrierung der Bremsbeläge und der Zuspanneinheit in Bezug auf die Bremsscheibe eine bemerkenswerte Reduzierung von Restschleifmomenten erreicht wird.
Die Schnittstelle der Blattfedern zum Bremsträger ist so ausgebildet, dass sich bei der Montage der Bremsbeläge eine automatische Vorspannung der Blattfeder ergibt. Damit liegt bereits im Neuzustand der Bremse eine rückstellende Kraft am jeweiligen Bremsbelag an, wobei diese Vorspannung dadurch erreicht werden kann, dass an den Bremsträgerhörnern eine in Einschieberichtung des Bremsbelages ansteigende Schräge angeformt ist. Dies ist insofern besonders vorteilhaft, als vielfach standardmäßig eine derartige Kontur als Ausformschräge des aus Gusseisen bestehenden Bremsträgers bereits vorliegt.
Ergänzend oder alternativ kann in den Bremsträgerhörnern eine Ausnehmung vorgesehen sein, in die das freie Ende des Federarms der Blattfeder beim Einschieben des Bremsbelages in den Bremsträger einrastet, womit eine zusätzliche radiale Haltekraft auf den Bremsbelag einwirkt und dessen Herausdrehen bei einer Bremsbetätigung verhindert wird. In der Folge führt dies zu einer Verschleißreduzierung. Überdies ist das Einrasten der Blattfeder in die Ausnehmung sowohl akustisch wie auch haptisch erkennbar, was eine korrekte Montage des Bremsbelages signalisiert.
Ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist neben der Rückstellung des Bremsbelages dann gegeben, wenn die sich gegenüberliegenden Blattfedern symmetrisch im Flächenschwerpunkt des Bremsbelages angebracht werden, so dass kein zusätzliches Kippmoment auf den Bremsbelag ausgeübt wird.
Bei Anordnung zweier Blattfedern, die an den sich gegenüberliegenden Schmalseiten des Bremsbelages befestigt 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.
Im Übrigen wird durch die axiale Vorspannung des Bremsbelages durch die Blattfedern die Geräusch- und Vibrationsentwicklung der Scheibenbremse insgesamt im Fahrbetrieb reduziert.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik sowie ein Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine Scheibenbremse nach dem Stand der Technik;
2-5 jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht.

In der 1 ist eine Scheibenbremse 1 nach dem Stand der Technik abgebildet, die pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder in Kombination daraus betätigbar sein kann.
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.
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.
Jeder Bremsbelag 3 weist eine aus Gusseisen, vorzugsweise aus Sphäroguss, bestehende Belagträgerplatte 4 auf, an der auf der der Bremsscheibe 2 zugewandten Seite ein Reibbelag 5 befestigt ist, wobei die Belagträgerplatte 4 im Grundriss zwei sich gegenüberliegende Längs- und zwei sich gegenüberliegende Schmalseiten aufweist, wie dies besonders deutlich in der 2 zu erkennen ist. An der zuspannseitigen Belagträgerplatte 4 liegt im Fall einer Bremsung ein Druckstück des Bremsstempels 11 an.
Der Sattelrücken 12 ist über Zugstreben 13, die die Montageöffnung 9 seitlich begrenzen, mit dem den Aufnahmeraum für die Zuspanneinrichtung aufnehmenden Sattelkopf verbunden.
Die Bremsbeläge 3 sind jeweils in einem Belagschacht zwischen zwei Bremsträgerhörnern 7 des Bremsträgers 6 positioniert.
Zur Fixierung der Bremsbeläge 3 sind auf der der Montageöffnung 9 zugewandten Seite der Belagträgerplatte 4 Belaghaltefedern 8 befestigt, an denen sich ein Belaghaltebügel 14 abstützt, wodurch die Bremsbeläge 3 unter Vorspannung im Bremsträger 6 gehalten sind. 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.
In der 2, die die Bremsbeläge 3 in nicht zugespannter Stellung wiedergibt, ist in einem Teilausschnitt der Scheibenbremse die einer Bremsscheibe 2 abgewandte Rückseite der Belagträgerplatte 4 dargestellt, an der zwei Blattfedern 15, 15', jeweils mit einem Federarm 16, 16', befestigt sind.
Dabei überragen die Federarme 16, 16` die zugeordnete Schmalseite der Belagträgerplatte 4 in Umfangsrichtung der Bremsseite 2 und stützen sich am zugeordneten Bremsträgerhorn 7 des Bremsträgers 6 ab.
Durch ein Befestigungselement 17, beispielsweise ein Niet, ist die Blattfeder 15, 15' verdrehsicher an der dem Reibbelag 5 abgewandten Seite der Belagträgerplatte 4 befestigt.
In der 3 ist eine Stellung der Bremsbeläge 3 abgebildet, in der diese zugespannt, d.h. in Bremsfunktion hin zu einer nicht dargestellten Bremsscheibe verschoben sind. Wie deutlich zu erkennen ist, sind die Blattfedern 15, 15' bzw. die Federarme 16, 16' mit Anlage an den als Widerlagern dienenden Bremsträgerhörnern 7 derart gespannt, dass bei einem Lösen der Bremsen der Bremsbelag 3 in eine Ausgangsposition zurückgezogen wird.
Um die Blattfedern 15, 15' vorzuspannen, weisen die Bremsträgerhörner 7 jeweils eine Schräge 18 auf, die von einer Einschiebeposition des Bremsbelages 3 hin zu einer Endposition ansteigt.
Während bei dem in den 2 und 3 gezeigten Beispiel die in ihrem Grundriss Z-förmigen Blattfedern 15, 15' an dem der Belaghaltefeder 8 gegenüberliegenden Bereich der Belagträgerplatte 4 befestigt sind und mit ihrem Federarmen 16, 16' etwa im Fußbereich des zugeordneten Bremsträgerhorns 7 anliegen, sind die Blattfedern 15, 15' bei dem in der 4 gezeigten Beispiel in dem der Belaghaltefeder 8 zugewandten Bereich der Belagträgerplatte 4 angeordnet.
Dabei liegen die Federarme 16, 16' jeweils in einer Ausnehmung 19 ein, die etwa im Kopfbereich des jeweiligen Bremsträgerhorns 7 eingelassen ist, so dass der Bremsbelag 3 radial gesichert im Bremsträger 6 gehalten ist. Im Übrigen nimmt der Bremsbelag 3 im Beispiel nach 4 die gleiche in Richtung der Bremsscheibe verschobene Position ein wie die in der 3 gezeigte.
Das Beispiel gemäß der 5 zeigt ebenfalls eine Ausführungsvariante, bei der die Bremsträgerhörner 7 mit Ausnehmungen 19 versehen sind, in denen jeweils der zugeordnete Federarm 16, 16' der Blattfedern 15, 15' in radialer Richtung formschlüssig einliegt. Allerdings sind diese Ausnehmungen 19 beim Beispiel nach der 5 etwa im Fußbereich des jeweiligen Bremsträgerhorns 7 vorgesehen.
Bezugszeichenliste

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, 15': Blattfeder
16, 16': Federarm
17: Befestigungselement
18: Schräge
19: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007001213 [0006]
DE 102012006111 A1 [0008]
DE 102016117777 A1 [0010, 0034]

Claims

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe (2) übergreifenden, als Schiebesattel ausgebildeten Bremssattel (10), zwei darin angeordneten, in Richtung der Bremsscheibe (2) gegensinnig bewegbaren, jeweils eine Belagträgerplatte (4) und einen drauf befestigten Reibbelag (5) aufweisende Bremsbeläge (3), die jeweils in einem in Drehrichtung der Bremsscheibe (2) durch Bremsträgerhörner (7) begrenzten Belagschacht eines fahrzeugseitigen Bremsträgers (6) angeordnet sind, sowie mindestens einer Rückstelleinrichtung, mit der die Bremsbeläge (3) nach einem bremsbedingten Verschieben und Lösen der Bremse rückführbar sind, wobei die Rückstelleinrichtung mindestens ein an einem Bremsbelag (3) angebrachtes Rückstellelement aufweist, das zwischen dem Bremsbelag (3) und einem ortsfesten Bauteil angeordnet ist und auf den jeweiligen Bremsbelag (3) eine Rückstellkraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Rückstellelement als eine auf der dem Reibbelag (5) abgewandten Rückseite der Belagträgerplatte (4) befestigte Blattfeder (15, 15') mit einem Federarm (16, 16') ausgebildet ist, der sich im Umfangsrichtung der Bremsscheibe erstreckt und sich am Bremsträger (6) als ortsfestem Bauteil abstützt.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Bremsträgerhorn (7) ein Federarm (16, 16') anliegt.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (16, 16') im Fuß- oder Kopfbereich des Bremsträgerhorns (7) anliegt.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (15, 15') verdrehsicher an der Belagträgerplatte (4) gehalten ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (15, 15') im Grundriss etwa Z-förmig ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federarm (16, 16') in einer Ausnehmung (19) des Bremsträgerhorns (7) in radialer Richtung formschlüssig einliegt.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsträgerhorn (7) in Einschieberichtung des Bremsbelages (3) ansteigend schräg ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (15, 15') unter Vorspannung am Bremsträgerhorn (7) anliegt.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abständig zueinander angeordneten Blattfedern (15, 15') hinsichtlich ihrer Federcharakteristik unterschiedlich sind.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (19) im Fuß- oder Kopfbereich des Bremsträgerhorns (7) vorgesehen sind.
Bremsbelag für eine Scheibenbremse eines Nutzfahrzeuges, mit einer Belagträgerplatte (4) und einem darauf gehaltenen Reibbelag (5), wobei die Belagträgerplatte (4) im Grundriss zwei sich gegenüberliegende Längs- und zwei sich gegenüberliegende Schmalseiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Reibbelag 5 abgewandten Seite der Belagträgerplatte (4), jeder Schmalseite zugeordnet, eine Blattfeder (15, 15') mit einem Federarm (16, 16') befestigt ist, der die zugeordnete Schmalseite überragt.
Bremsbelag nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (15, 15') verdrehsicher an der Belagträgerplatte (4) gehalten sind.
Bremsbelag nach Anspruch 11, bei dem an einer Längsseite eine Belaghaltefeder (8) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (15, 15') an dem der Belaghaltefeder (8) zugewandten oder abgewandten Bereich der Belagträgerplatte (4) angeordnet sind.
Bremsbelag nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (15, 15') im Grundriss Z-förmig ausgebildet sind.
Bremsbelag nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die sich gegenüberliegenden Blattfedern (15, 15') symmetrisch zum Flächenschwerpunkt des Bremsbelages angebracht sind.