DE2947606C2

DE2947606C2 - Kreisringförmiger Reibkörper, insbesondere für Vollscheibenbremsen

Info

Publication number: DE2947606C2
Application number: DE2947606A
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(grad.) 6350 Bad Nauheim Weisbrod
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1979-11-26
Publication date: 1982-08-19
Also published as: GB2064688B; SE8007926L; SE447597B; IT8026208A0; FR2470299B1; FR2470299A1; IT1134445B; ES254620U; GB2064688A; US4429770A; JPS5686246A; JPH0238815B2; ES254620Y; DE2947606A1

Description

Bei einem bekannten kreisringförmigen Reibkörper der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art (US-PS 27 67 817) haben die mit dem Reibbelagträger vernieteten Abstützelemente an ihren Längskanten hochstehende Flansche, die in einem Winkel von etwa 60° zum Reibbelagträger geneigt sind und die entsprechend geneigten Umfangskanten der Reibbeläge übergreifen. Etwa in der Mitte zwischen zwei Abstützelementen sind in der äußeren Stirnfläche des Reibbelagträgers Schrauben angeordnet, die auf die radial äußeren Ränder der Reibbeläge einwirken. Mit diesen Schrauben werden die Reibbeläge zwischen den Flanschen der Abstützelemente eingekeilt Dieser bekannte Reibkörper hat den Nachteil, daß die Lagesicherung der Reibbeläge radial nach außen durch einzelne Schrauben erfolgt, die bei den auftretenden Temperaturschwankungen nur schwer gegen selbsttätiges Lösen zu sichern sind. Weiterhin werden die Reibbeläge tangential und radial eingeklemmt, so daß es bei hoher thermischer Belastung aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zu Spannungen im Reibbelag kommt, die zur vorzeitigen Zerstörung des Reibbelags führen. Die geringe Angriffsfläche der Schrauben begrenzt die Beanspruchung der Reibbeläge durch Reibkräfte.

Es ist weiterhin ein Reibkörper bekannt (DE-OS 21 00 009) dessen kreisringsektorförmig ausgebildeter Reibbelagträger an seinen Bogenkanten schwalbenschwanzförmige Nuten aufweist, die eine Führung zur Aufnahme zweier Reibbeläge bildet. An den Umfangsenden ist die Führung durch Abstützelemente verschlossen, und zwischen den beiden Reibbelägen ist ein Trennstück angeordnet, das in gleicher Weise wie die Reibbeläge in die Nuten eingreift Die beiden Abstützelemente und das Trennstück sind an ihren den Reibbelägen zugewandten Umfangskanten abgeschrägt und übergreifen die entsprechend abgeschrägten Kanten der Reibbeläge. Auch bei diesem bekannten Reibkörper werden die Reibbeläge zwischen den Abstützelementen eingeklemmt so daß Wärmespannungen entstehen. Weiterhin sind die Reibbeläge unterschiedlichen mechanischen Spannungen ausgesetzt da die an einem Reibbelag angreifende Reibkraft über das Trennstück auf den nächsten Reibbelag übertragen wird. Der Reibkörper ist daher nicht für eine größere Anzahl von Reibbelägen geeignet Auch die Herstellung der einzelnen Bauteile des bekannten Reibkörpers ist aufwendig.

Bei Bremsbacken für Innenbackenbremsen ist es bekannt (FR-PS 13 94 819) mehrere in Umfangsrichtung hintereinanderliegendc Reibbeläge durch dazwischenliegende, quaderförmige Abstützelemente an dem Bremsbacken zu befestigen. Die Abstützelemente sind dabei mit seitlichen Rippen versehen, die in Aussparungen in den Reibbelägen eingreifen. Da die Reibbeläge dieses bekannten Bremsbackens nur in Umfangsrichtung in ihrer Lage gesichert sind, ist diese Art der Reibbelagbefestigung für kreisringförmige Reibkörper ungeeignet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reibkörper der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Reibbeläge in radialer und tangentialer Richtung sicher gehalten sind, wobei jeder Reibbelag gleichen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, und der ein leichtes Auswechseln der Reibbeläge ohne besonderes Werkzeug ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben.

Der erfindungsgemäße Reibkörper hat den Vorteil, daß die Reibbeläge jeweils an allen vier Rändern abgestützt sind, so daß die an den Rändern auftretenden Druckkräfte klein sind. Ein weiterer Vorteil des Reibkörpers ist, daß seine einzelnen Bauelemente einfach und somit kostengünstig herstellbar sind. Hierzu trägt insbesondere auch die quaderförmige Ausbildung der Abstützelemente gemäß Anspruch 3 bei, da diese aus Stangenmaterial herstellbar sind und dadurch eine kostengünstige Massenfertigung mit einfachsten Maschinen erlauben. Die verhältnismäßig große Länge der durch den Reibbelagträger und die Abstützelemente gebildeten Abstützkanten für die Reibbeläge erlauben eine geringe Höhe der Nuten und der Abstützelemente, was zu einer geringen axialen Baubreite des Reibkörpers und zu einer guten Ausnutzung des Reibmaterials führt. Ferner erlaubt dies die vorteilhafte Weiterbildung des Reibkörpers gemäß Anspruch 2, wodurch Wärmespannumgen im Reibbelag vermieden werden. Außerdem wird hierdurch das Einsetzen der Reibbeläge in die Nuten des Reibbelagträgers erleichtert da ein Verklemmen oder Verkanten der Reibbeläge während des Füllvorgangs nicht eintritt. Durch die Anordnung der Unterbrechung zum Einsetzen und Herausnehmen der Reibbeläge im Bereich eines Abstützelements können zusätzliche Mittel zum Verschließen der Unterbrechung entfallen.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Folgenden näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Ansicht eines als Vollkreisring ausgebilde-

ten, in Betrieb stehenden Reibbelagträgers,

F i g. 2 den Schnitt durch den Reibbelagträger gemäß Linie H-II aus F i g. 1,

F i g. 3 den Schnitt durch den Reibbelagträger gemäß Linie IU-III aus F ig.l,

F i g. 4 den Schnitt durch den Reibbelagträger gemäß Linie IV-IV aus F ig.l,

F i g. 5 den Schnitt durch einen Reibbelagträger mit neu eingesetzten, noch nicht in Betrieb stehenden Reibbelägen gemäß einer Linie II-II aus F i g 1,

F i g. 6 die geometrische Form eines Reibbelages.

In F i g. ι ist der als Ring ausgebildete Reibbelagträger mit 1 bezeichnet, die Reibelemente tragen die Ziffern 2 bis 13, die Abstützelemente sind mit 14 bezeichnet In den Reibbelagträger 1 sind am inneren und äußeren Rand Nuten 15, 16 eingearbeitet, die einander zugewandt sind. Die innere Nut 16 ist über einen Sektorbereich 17 unterbrochen. Die Bogenlänge 18 des Sektorbereiches entspricht der Bogenlänge 19 der Reibbeläge 2 bis 13, so daß die Reibbeläge durch den Sektorbereich 17 in die aus den Nuten 15 und 16 bestehende Führung einsetzbar sind. Sind so alle Reibbeläge 2 bis 13 in den Reibbelagiräger 1 eingeführt.

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so werden die Reibbeläge um den

Umfangsrichtung des Reibbelagträgers verschoben, so daß zwei Reibbeläge 2, 13 in den Sektorbereich 17 ragen, die durch die Nuten noch ausreichend gehalten sind. Nun wird zwischen die Reibbeläge 2 bis 13 je ein Abstützelement 14 eingesetzt, wobei die Stirnseiten der ihm benachbarten Abstützelemente, die als Quader ausgebildet sind, zu liegen kommen. Die radiale Symmetrieachse des Abstützelementes sowie des Reibbelages schneiden sich im Mittelpunkt M des Kreisringes. Die Abstützelemente 14 sind mit Nieten 20 auf dem Reibbelagträger befestigt und liegen mit radialem Spiel x, y zwischen den Nuten 15,16, in die sie nicht formschlüssig eingreifen.

Die F i g. 2 bis 5 erläutern den Einsatz der Reibbeläge sowie die Konstruktion des Reibbelagträgers. Die Nuten 15, 16 bilden eine im Querschnitt schwalbenschwanzförmige Vertiefung, in die der Reibbelag 12 fest eingelegt ist

Fig.5 zeigt einen Reibbelag 12' der zwischen den Nuten 15, 16 sowie zwischen den Abstützelementen (nicht dargestellt) ein Spiel u, ν aufweist. Er kann sich in seiner Halterung in allen Richtungen bewegen, so daß das Einsetzen der Reibbeläge 2' bis 13' in den Reibbelagträger 1 sehr einfach ausgeführt werden kann, da ein Verklemmen bzw. ein Verkanten der Beläge weitgehend ausgeschlossen ist Für thermische Ausdehnung ist jedem Reibbelag so viel Raum gelassen, daß eine Zerstörung des Reibbelags aufgrund eines Bimetalleffekts ausgeschlossen ist.

F i g. 3 zeigt den Schnitt durch den Reibbel?gtrsger 1 in Höhe des Sektors 17. Die Nut 16 ist im Bereich der Bogenlänge 18 unterbrochen. An der Unterbrechung ist der Belag 2 zwar radial abgestützt, axial ist er jedoch nicht gehalten.

F i g. 4 iieigt den Schnitt durch ein Abstützelement 14, das mittels zweier Nieten 20, die in Stufenbohrungen 21 des Reibbelagträgers 1 sowie in trichterförmigen Bohrungen 22 des Abstützelementes 14 liegen, am Reibbelagträger 1 festgelegt ist Durch den Vorgang des Festnietens wird das Abstützelement fest auf den Reibbelagträger angedrückt und liegt so unverschieblich in Umfangsrichtung der Bremsscheibe fest Die Höhe h des Quaders ist so ausgelegt daß die Ausnutzung der Reibbeläge gewährleistet ist Vorteilhafterweise ist die Höhe h des Quaders so ausgelegt daß sie geringer als die axiale Tiefe der Nuten 15,16 ist

Die geometrische Grundrißform eines Reibbelages 2 bis 13, zum Beispiel des Belages 11, ist in Fig.6 dargestellt Da die Abstützelemente quaderförmig sind und sich nicht in den Kreis einpassen, schneiden sich die grafisch verlängerten Stirnseiten 23, 24 der Reibbeläge außerhalb der Mitte M des Kreisringes im Punkt S. Der Abstand des Schnittpunktes 5 vom Kreisringmittelpunkt M ist mit a, der Winkel zwischen den beiden Stirnseiten ist mit β bezeichnet Der Abstand a vom Kriisringmittelpunkt steht dann über die Beziehung

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mit der Breite b der als Abstützelemente benutzten Quader in Verbindung. Die Reibbeläge 2—13 sind nur an ihren äußeren und inneren radialen Kanten entsprechend den schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Nuten 15,16 angeschrägt.

Eine weitere Möglichkeit der Verwendung einer derartigen Reibbelaghalterung ist auch bei rotierenden Teilen einer Bremse gegeben. So kann bei einer derartigen symmetrischen Anordnung auch die Bremsscheibe mit Reibwerkstoff beschichtet werden. Eventuell auftretende Unwuchten der als symmetrischer Reibbelagträger ausgeführten Bremsscheibe werden nach aus der Kraitfahrzeugtechnik üblichen Methoden behoben.

So könnte z. B. bei einer Kohlefaserbremse die Aufbringung des Reibmaterials auf Stator und Rotor mit dem beschriebenen Reibbelagträger problemlos bewältigt werden. Dem Anwender steht weiterhin die Möglichkeit offen, je nach Einsatzbedingungen den gewünschten Reibwerkstoff auf Stator und/oder Rotor anzuordnen. Die Problematik der Herstellung von Bremsscheiben aus einem Material, das zwar günstige Reibwerte hat, aber keine entsprechende Festigkeit zur Übertragung hoher Momente aufweist, wird auf einfache Weise gelöst Die Reibbeläge werden in ihrer Bogenlänge so ausgeführt, daß sie ein gefordertes Moment ohne Schaden übertragen können. Die Aufteilung des Kreisringes in einzelnen Reibsegmente kann daher ganz von dem verwendeten Reibmaterial abhängig gemacht werden.

Um bei derartiger Bestückung von Stator und Rotor keinen Verzahnungseffekt an den Kanten der Reibbeläge zu erhalten, können die radial verlaufenden Kanten abgeschrägt sein. Ebenso könnten die berührenden Belagseiten und deren Kanten kreuzförmig zueinander verlaufen.

Eine weitere einfache Möglichkeit, den Verzahnungseffekt zu verhindern, ist eine unterschiedliche Anzahl von Reibbelagsegmenten auf Stator und Rotor. Ebenso verhindern ungleichmäßig ausgeführte Belagsegmente die Verzahnung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kreisringförmiger Reibkörper, insbesondere für Vollscheibenbremsen, mit auswechselbaren Reibbelägen und einem Reibbelagträger, an dem die Reibbeläge radial und axial unverlierbar geführt und gehalten sind, wobei zwischen den Reibbelägen jeweils ein Abstützelement zur Übertragung von Umfangskräften angeordnet ist, das durch lösbare Befestigungselemente am Reibbelagträger unverschiebbar festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbeläge (2—la) mit ihren radialen, inneren und äußeren Rändern in in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten (15, 16) im Reibbelagträger (1) eingreifen und daß eine Nut (16), vorzugsweise die radial innere, im Bereich eines Abstützelements (14) unterbrochen ist und die Bogenlänge (18) der Unterbrechung der Länge des inneren bzw. äußeren Randes eines Reibbelags entspricht.

2. Reibkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Reibbeläge (2'—13') im Reibbelagträger (1) mit radialem Spiel (u, v) in den Nuten (15,16) und in Umfangsrichtung mit Spiel zwischen den Abstützelementen (14) liegen.

3. Reibkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (14) als rechteckiger Quader ausgebildet ist und mit radialem Spiel (x, y) zwischen den Nuten (15, 16) liegt, ohne in diese formschlüssig einzugreifen.