DE2255678B2

DE2255678B2 - Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung

Info

Publication number: DE2255678B2
Application number: DE2255678A
Authority: DE
Inventors: Friedrich 7000 Stuttgart Hoffmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1972-11-14
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1975-02-06
Also published as: DE2255678C3; FR2206457A1; GB1408681A; FR2206457B1; DE2255678A1; US3920104A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung für die aus Bremsbelag und Bremsbelagträger bestehenden Bremsbakken einer Teilbelagscheibenbremse, vorzugsweise mil einem Schwimmsattel, bei der die Bremsbelagträgei an der Einlauf- und/oder der Auslaufseite der Bremsscheibe durch einander spiegelbildlich gegenüberliegende Vorsprünge, die in dazu passende Ausnehmungen des Bremsträgers eingreifen, gehalten und abgestützt, sowie gegenüber dem festen Bremsträger axial verschieblich geführt sind.

Vorzugsweise Schwimmsattelbremsen solcher Bauart, wie beispielsweise die in der DT-Gbm 1 937 586, neigen zu einem hohen Schrägverschleiß der Bremsbeläge. In dieser Gebrauchsmusterschrift ist zwai erwähnt, daß durch eine Gabel eine Abstützung des Bremsbelags gewährleistet sei. Diese kann aber als Außenabstützung nicht Schrägverschleiß vermeiden, und außerdem bietet diese Ausführung nur eine Abstützung auf einer Seite der Bremsscheibe. Deshalb gilt für die durch die genannte Gebrauchsmusterschrift bekanntgewordene Teilbelagscheibenbremse besonders, daß durch die bei der Übertragung dei Reaktionskräfte von der Kolbenseite auf die Nicht-Kolbenseite der Schwimmsattelbremse auftretenden Reibungsverluste und infolge von Verbindungen des Schwimmsattels oder des Bremsgehäuserahmens auf der vom Kolben abliegenden Seite der Schwimmsattelbremse geringere Kräfte aufgebracht werden als auf der Kolbenseite. Das hat zur Folge, daß der auf

der Kolbenseite, also zur Fahrzeugmitte hin liegende Bremsbelag stärker abgerieben wird als der gegenüberliegende äußere Bremsbelag.

Außerdem tritt eine ungleiche Belagabnutzung am jeweiligen Bremsbelag auf. Diese erklärt sich vorwiegend dadurch, daß infolge der Verkantung des Rahmens auch der Bremsbelag schief gestellt und dadurch an einer Seite mehr als an der anderen abgerieben wird.

Bremsen bekannter Bauart wollen dem Schrägverschleiß durch eine Ausfräsung an der Ringfläche der Kolbendruckseite begegnen. Durch diese Maßnahme entstehen aber Klemmkräfte zwischen Kolben und Zylinderwand, und zwar sind diese Kräfte um so höher, je größer der exzentrische Versatz der Ringfläche zur Mitte der Kolbcnachse ist. Durch die unsymmetrische Ausfräsung der Kolbenringfläche ist zudem zwischen Bremse links und Bremse rechts zu unterscheiden. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Ausfräsung beim Rückwärtsbremsen auf der falschen Seite liegt und daher den Schrägverschleiß verstärkt fördert, sowie das Bremsenquietschen begünstigt.

Es war also zu überlegen, wie vermieden werden konnte, daß Kräfte auf den Bremsbelag an verschiedenen Stellen verschieden stark einwirken. Es mußte ein Weg gefunden werden, der die einseitige Flächenpressung auf den Bremsbelag verhindert. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Flächenmessung zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag über der gesamten Belagsfläche konstant zu halten, um einen Belag-Schrägverschleiß vollständig zu vermeiden, ohne dabei Klemmkräfte zwischen Kolben und Zylinderwand in Kauf nehmen zu müssen. Nur in diesem Fall verschwindet sowohl der Schrägverschleiß als auch die ungleiche Belagabnutzung inncs» "and außen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß am Bremsträger zwischen dessen Ausnehmungen wenigstens eine mit einer Stützfläche versehene Nase angeordnet ist, die mit einer Gegenstützfläche eines dazu passenden Einschnitts im Bremsbelagträgers zusammenwirkt. Dabei werden die Stützflächen an der Nase vorteilhaft mit Abstand von der Mittelebene des Bremsbelags angeordnet. Zwar sollen unter den Schutz des Patentes auch solche Bremsen fallen, deren Stützfläche in der Mitte oder fast in der Mitte liegt. Bei einer solchen Ausführung wird jedoch noch ein Restmoment auftreten, das man nur unter besonderen Umständen in Kauf nehmen, sonst aber vermeiden sollte.

Die erfindungsgemäße Bremsbackenbalte- und abstützeinrichtung kann nur so ausgebildet sein, daß die Vorsprünge an der Bremsbacke und die zugehörigen Ausnehmungen am Bremsträger angeordnet sind. Diese Vorsprünge und Ausnehmungen, die miteinander die Schienenführung bilden, können aber auch umgekehrt angeordnet sein, so daß die Vorsprünge im Bremsträger und die Ausnehmungen in den Bremsbacken angeordnet sind. Weiterhin kann die Nise am Steg des Bremsträgers, der die beiden Bremsträgerarme miteinander verbindet, und der zugehörige Einschnitt in der Bremsbacke angeordnet sein. Die Bremse kann aber auch umgekehrt ausgebildet sein, so daß die Nase an der Bremsbacke und der zugehörige Einschnitt am Steg des Bremsträgers angeordnet ist.

Bei Teilbelagscheibenbremsen, bei denen die an Vorsprüngen der Bremsbacken befindlichen Abstützflächen senkrecht zur axialen Mittelebene der Bremse verlaufen, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die von der Nase gebildete Stützfläche, die parallel zur axialen Mittelebene verläuft, einen Abstand von dieser aufweisen, der eine Funktion von der Dicke des Bremsbelags und vom Reibungskoeffizienten darstellt. Dabei werden die Kräfte, die sonst die Bremsbacke schräg zu stellen versuchen, gegeneinander aufgehoben, wenn der Abstand der axialen Mittelebene von der Stützfläche gleich ist' dem Quotienten aus dem mittleren Abstand des Bremsbelagträgers von der zugehörigen Bremsfläche der Bremsscheibe und dem Reibungskoeffizienten.

Bei einer anderen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung versehenen Teilbelagscheibenbremse, bei der die an Vorsprüngen befindlichen Abstützflächen senkrecht oder schräg zur axialen Mittelebene der Bremse verlaufen, kann vorteilhaft am Bremsträger wenigstens eine Nase angeordnet sein, die in einen an sie angepaßten Einschnitt eingreift, und die Stützflächen der Nase wie des zugehörigen Einschnitts können schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenperipherie hinweisenden Winkelscheitel angeordnet sein, der die Bremsbacke bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Peripherie der Bremsscheibe zu orückt.

Andererseits kann aber auch bei einer Teilbelagscheibenbremse, deren an Vorsprüngen befindliche Abstützflächen senkrecht oder schräg zur axialen Mittelebene der Bremse verlaufen, vorteilhaft am Bremsträger wenigstens eine Nase angeordnet sein, die in einen an sie angepaßten Einschnitt eingreift, und die Stützflächen der Nase sowie des zugehörigen Einschnitts können schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenmitte hinweisenden Winkelscheitel angeordnet sein, der die Bremsbacke bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Mitte der Bremsscheibe zu drückt. Wie die Stützflächen im Hinblick auf die jeweils vorkommenden Belastungsfälle angeordnet und geneigt werden sollen, kann unter Zuhilfenahme der bekannten Culmannschen Geraden ermittelt werden. Diese Culmannsche Gerade stellt die Verbindung zwischen den auf beiden Seiten der Abstützung der Bremsbacke ermittelbaren Kraftschnittpunkten dar. Wird eine Bremse so nach den Prinzipien der Erfindung ausgebildet, kann der Schrägverschleiß dadurch vermieden werden, daß die Momente aus den am Belag angreifenden Kräften gleich Null sind. Dann kann auch der Kolben mit seiner vollen ringförmigen Druckfläche auf die eben ausgebildete gegenüberliegende Belagfläche einwirken.

Damit beim Fahren des Fahrzeugs das Klappern verhindert wird, ist am Bremsträger wenigstens eine Feder vorgesehen, die vorzugsweise als Blattfeder ausgebildet sein kann, die die Bremsbacke von vornherein in die Richtung drückt, die infolge der Neigung der Stützflächen bei Betätigung der Bremse die Bremsbacken zur Peripherie der Bremsscheibe hin und im anderen Falle zur Mitte der Bremsscheibe hin drückt.

Damit die Bremsbacken leicht ausgewechselt werden können, können sie so ausgebildet sein, daß- sie lediglich mit dem Bremsbelagträger axial verschieblich an den von den Vorsprüngen und den zugehörigen Ausnehmungen gebildeten Bremsträgerschienen geführt sind, die in einem der Dicke des Bremsbelagträgers entsprechenden Abstand vor dem Steg des Bremsträgers enden, der seine die Peripherie der

Bremsscheibe übergreifenden Bremsträgerarme miteinander verbindet. Bei einer derartigen Ausbildung der Bremse braucht überhaupt kein Teil weggenommen zu werden, um die Bremsbacken nach ihrer Abnutzung auszuwechseln. Die Bremsbacken brauchen dann lediglich bis zum Steg des Bremsträgers untei entsprechender Verschiebung des Schwimmsattels von der Bremsscheibe weg verschoben zu werden und können dann in radialer Richtung zur Bremsscheibe hin herausgezogen werden. Es genügt sogar, wenn nur eine Bremsträgerschiene mit dem Abstand vom Steg des Bremsträgers endet und die Bremsbacke nach ihrem Verschieben von der Bremsscheibe weg bis zum Steg des Brunsträgers in radialer Richtung so herausgenommen wird, daß sie zunächst auf der freien Seite um die andere Seite herum verschwenkt und dann weiterhin radial herausgenommen wird.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine mit der erfindungsgemäßen Einrichtung versehene Teilbelagscheibenbremse mit Schwimmsattel,

F i g. 2 eine Draufsicht auf diese Bremse, ebenfalls in schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt,

Fig.3 einen Teil einer Schwimmsattelbremse im Schnitt, bei der die Abstützungen an den Bremsbacken und am Bremsträger zur axialen Mittelebene der Bremse geneigt sind und die Stützfläche einer Nase eine Neigung hat, die den Bremsbelag bei Betätigung der Bremse zur Peripherie der Bremsscheibe hin drückt,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine Schwimmsattelbremse, deren Abstützungen senkrecht zur axialen Mittelebene der Bremse verlaufen und die mit zwei Nasen versehen ist, deren Stützflächen so geneigt sind, daß sie den Bremsbelag bei Betätigung der Bremse zur Bremsscheibenmitte hin drücken,

F i g. 5 ein Schema zur Erläuterung der bei der in F i g. 4 dargestellten Bremse auftretenden Kräfte und Momente.

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schwimmsattelbremse liegt der Schwimmsattel 1, der in einem Zylindergehäuse die beiden Kolben 2 aufnimmt, auf dem Bremsiräger 3 auf und wird so vom Bremsträger getragen. Der Bremsträger 3 übergreift mit seinen Bremsträgerannen 4 die Bremsscheibe 5 und ist im übrigen am Fahrzeug mit Hilfe der Schraubenlöcher 6 und Schrauben festgehalten. Die aus Bremsbelagträger 7 und Bremsbelag 8 bestehenden Bremsbacken 9 weisen auf der Einlauf- und der Auslaufseite Vorsprünge 11 auf, die in diesen Vorsprüngen angepaßte Ausnehmungen 12 des Bremsträgers 3 eingreifen. Die ineinander passenden Vorspränge und Ausnehmungen bilden also Schienen, in denen die Bremsbacken 9 axial verschieblich gegenüber dem Bremsträger 3 geführt sind.

In der Mitte zwischen den Ausnehmungen 12 des Bremsträgers 3 ist eine Nase 14 vorgesehen, die in einen dazu passenden Einschnitt 16 in der Bremsbacke 9 eingreift.

Bei Betätigung der Bremse wirkt durch die An- Ss druckkraft P ober die Bremsscheibe 5 die Kraft B auf den Bremsbelag im mittleren Abstand b ein. Dem Moment B · b muß ein Moment A ■ α entgegenwirken. Aus diesen Überlegungen lassen sich die folgen den Gleichungen aufstellen:

B = (P -A)- μ_Β

_A _ P-Mb-

1+μ_Β·μ_τ Aa-Bb = 0

Bb

a =

a =

a =

ϊ-μτ b

μτ = Trtser

Daraus ergibt sich also, daß der Abstand α gleich ist dem Quotienten aus einem mittleren Abstand I des Bremsbelagträgers von der Bremsscheibenoberfläche und dem Reibungskoeffizienten des Bremsbelagträgers am Bremsträger. Aus dem mittleren Abstand b des Bremsbelagträgers von der Bremsscheibenoberfläche und dem Reibungskoeffizienten μ₇ läßt sich also bei dieser Ausführung der Abstand a bestimmen, welchen die Stützfläche 13 der Nase 14 von der axialen Mittelebene 15 der Bremse haben muß. Wird dieser Abstand eingehalten, dann herrscht Gleichgewicht zwischen den auftretenden Momenten, und der Bremsbelag verschleißt nicht schräg. Die Bremsbacke 9 stützt sich dann bei der angegebenen Drehrichtung der Bremsscheibe 5 an den Auflagepunkten C, D und X ab. Durch die Feder 10 wird das Klappern des Bremsbelags verhindert, auch wenn die Bremse beim Fahren nicht betätigt wird.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Teilbelagscheibenbremse verlaufen die an den Vorspriingen 17 befindlichen Abstützflächen 18 schräg zur Mittelebene 15 der Bremse. Am Bremsträger 3 ist eine Nase 19 angeordnet, die in einen an sie angepaßten Einschnitt 21 eingreift Die Stützflächen der Nase und des zugehörigen Einschnitts verlaufen jeweils schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenperipherie hin weisenden Winkelscheitel. Durch diese Schräganordnung der Stützflächen der Nase wird die Bremsbacke 9 bzw. deren Bremsbelagträger 7 bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Peripherie der Bremsscheibe 5 zu gedruckt

Wie sich bei einer Kräfteermittlung mit Hilfe der Culmannschen Geraden nach der Anordnung in F i g. 3 ergeben hat, treten dort folgende Kräfte auf: 40, 620, 1000 und 1400 kp.

Bei einer derartigen Anordnung der Nase 19 und der gewählten Neigung der Stützflächen 18 und 20 befinden sich die dargestellten, auf den Bremsbelag und seine Umgebung wirkenden Kräfte im Gleichgewicht. Ein Kippen des Bremsbelags sowie ein Schrägverschleiß kann nicht mehr eintreten.

Da der Bremsbelag bei Betätigung der Bremse durch die Neigung der Abstützfläcben 21 an der Nase 19 zur Peripherie der Bremsscheibe 5 bin gedrückt wird, wird diese Neigung im Ruhezustand durch die Federn 22 unterstützt Diese Federn bewirken, daß die Bremsbeläge auch bei Nichtbetätigung der Bremse nicht klappern.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Bremse sind zwei Nasen 24 vorgesehen, die jeweils in einen an sie angepaßten Einschnitt 25 eingreifen. Die Stützflächen 26 dieser Nasen 24 sowie die der zugehörigen Einschnitte 25 sind schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenmitte hinweisenden Winkelscheitel angeordnet. Durch diese Schrägstellung der Stützflächen 26 wird die Bremsbacke 9 bzw. deren Bremsbelagträger 7 bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Mitte der Bremsscheibe 5 zu gedrückt. Auch hier wurden die auftretenden Bremskräfte in Höhe von 80, 380,1000 und 1070 kp sowie ihre Neigungen mit Hilfe der Culmannschen Geraden ermittelt. Aus dem in F i g. 5 dargestellten Schema ergibt sich dazu die folgende Momentengleichung:

Bb + D'-d — Cc — E'-e = 0
Dabei ist

D' = D · /Präger-Belag
C=C- /^Träger-Belag
E' = E · /^Träger-Belag

und somit

B-b + D-d-ß_T — C-c-μγ — E-e- μ_τ = 0
Mit dieser Anordnung ist der Schrägverschleißausgleich vollständig hergestellt. Es kann nun kein Kippen des Bremsbelags und auch kein Schrägverschleißen des Bremsbelags mehr erfolgen.
Da kein Kippen des Bremsbelags mehr erfolgt, wird auch der Schwimmsattel nicht mehr verkantet, so daß damit die Anpreßkraft auf beiden Seiten etwa ausgeglichen ist und somit beide Bremsbeläge gleichmäßig abgenutzt werden. Die auch hier vorgesehenen Federn 27 drücken am Absatz 28 angreifend in

ίο gleicher Weise wie die Schrägneigung der Nasen 24 bei Betätigung der Bremse den Bremsbelag zur Bremsscheibenmitte hin. Auch hier wird dadurch das Klappern des Bremsbelags bei Nichtbetätigung der Bremse im Fahrzustand vermieden. Außerdem kann für die rechte wie die linke Seite des Fahrzeugs die gleiche Bremse verwendet werden.

Die Bremsbacken der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich mit den Bremsbelagträgern 7 axial verschieblich an der aus den Vorsprüngen 11

ao und den zugehörigen Ausnehmungen 12 gebildeten Schiene geführt und durch diese gegen Herausfallen gehalten. Zum Auswechseln der Bremsbacken endet eine der Schienen 11/12 in einem der Dicke des Bremsbelagträgers entsprechenden Abstand 30 vor dem Bremsträgersteg 29, der seine die Peripherie der Bremsscheibe 5 übergreifenden Bremsträgerarme 4 miteinander verbindet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

409586/221

Claims

Patentansprüche:

1. Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung für die aus Bremsbelag und Bremsbelagträger bestehenden Bremsbacken einer Teilbelagscheibenbremse, vorzugsweise mit einem Schwimmsattel, bei der die Bremsbelagträger an der Einlauf- und/oder der Auslaufseite der Bremsscheibe durch einander spiegelbildlich gegenüberliegende Vorsprünge, die in dazu passende Ausnehmungen des Bremsträgers eingreifen, gehalten und abgestützt, sowie gegenüber dem festen Bremsträger axial verschieblich geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Bremsträger (3) zwischen dessen Ausnehmungen (12) wenigstens eine mit einer Stützfläche (13, 20, 26) versehene Nase (14, 19, 24) angeordnet ist, die mit einer Gegenstützfläche eines dazu passenden Einschnitts (16, 21, 25) im Bremsbelagträger (7) zusammenwirkt.

2. Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (13, 20, 26) an der Nase (14 19, 24) mit Abstand von der Mittelebene (15) des Bremsbelags (8) angeordnet ist.

3. Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, deren an Vor-Sprüngen befindliche Abstützflächen senkrecht zur axialen Mittelebene dei Bremse verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Nase (14) gebildete Stützfläche (13), die parallel zur axialen Mittelebene (15) verläuft, einen Abstand von dieser aufweist, der eine Funktion von der Dicke des Bremsbelags (8) und vom Reibungskoeffizienten (//■/·) darstellt (Fig. 1).

4. Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand dsr axialen Mittelebene (15) von der Stützfläche (13) gleich dem Quotienten aus dem mittleren Abstand des Bremsbelagträgers (7) von der zugehörigen Bremsfläche der Bremsscheibe (5) und dem Reibungskoeffizienten (μ _T) ist.

5. Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung nach Anspruch 1. deren an Vorsprünoen handliche Abstützflächen schräg zur axialen Mittelebene der Bremse verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß am Bremsträger (3) wenigstens eine Nase (19) angeordnet ist, die in einen an sie angepaßten Einschnitt (21) eingreift, und die Stützflächen (20) der Nase (19) wie des zugehörigen Einschnitts (21) schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenperipherie hinweisenden Winkel-Scheitel angeordnet sind, der die Bremsbacke (9) bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Peripherie der Bremsscheibe (5) zu drückt (Fig. 3).

6. Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung nach Anspruch 1, deren an Vorsprüngen befindliche Abstützfläche senkrecht oder schräg zur axialen Mittelebene verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß am Bremsiräger (3) wenigstens eine Nase (24) angeordnet ist, die in einen an sie angepaßten Einschnitt (25) eingreift, und die Stützflächen (26) der Nase (24) sowie des zugehörigen Einschnitts (25) jeweils schräg zueinander mit einem zur Bremsscheibenmitte hinweisenden Winkelscheitel angeordnet sind, der die Bremsbacke (9) bei Betätigung der Bremse in Richtung auf die Mitte der Bremsscheibe (5) zu drückt (F ig. 4).

7. Bremsbackenhalte- und -abstüizeinnchtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung und Neigung dei Stützflächen (20, 26) aus den jeweils vorkommenden Belastungsfällen unter Zuhilfenahme dei Culmannschen Geraden ermittelt sind.

8. Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Bremsträger (3) wenigstens eine Feder (10, 22, 27), vorzugsweise eine Blattfeder, angebracht ist.

9. Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (10, 22) die Bremsbacke (9) zur Peripherie der Bremsscheibe (5) hin drückt.

10. Bremsbackenhalte- und -abstützeinrichtung nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (27) die Bremsbacke (9) zur Mitte der Bremsscheibe (5) hin drückt.