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Teilbelag-Scheibenbremse
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Die Erfindung betrifft eine Teilbelag-Scheibenbremse mit den Merkmalen
des Oberbegriffes von Anspruch 1.
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Eine Teilbelag-Scheibenbremse dieser Art ist aus der DE-OS 29 07 517
bekannt. Sie bietet den Vorteil, daß ihre Bremsbacken unter dem Einfluß von an diesen
wirksam werdenden Umfangskräften nicht in dem Maße schrägverschleißen, wie dies
bei Vorläufern von Scheibenbremsen dieser Art üblich ist, bei denen die bei einem
Bremsvorgang an den Bremsbacken wirksam. werdenden Umfangskräfte aufgrund der einseitigen
Halterung des Bremssattels am Führungselement ein Drehmoment erzeugen, aus dem eine
Schrägstellung des Bremssattels resultiert.
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Zur Verminderung des Backen-Schrägverschleißes ist der Bremssattel
mit entsprechendem seitlichem Spiel in Führungsarmen des Führungselementes parallel
zur Bremsscheibenachse geführt,und die Wirkverbindung des Kolbens der im Bremssattel
untergebrachten Zuspannvorrichtung mit der zwischen diesem und der Bremsscheibe
angeordneten Bremsbacke ist weitgehend reibungsfrei gestaltet.
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Dadurch wird erreicht, daß der Bremssattel bei Oberwinden des seitlichen
Führungsspiels zusammen mit beiden Bremsbacken parallel zu-seiner Ruhelage in Umlaufrichtung
der Bremsscheibe verschoben wird. Im Verlauf dieser Bewegung wird jedoch der Bremssattel
von einem Führungsarm des Führungselementes abgestützt. Die Festigkeit dieses Führungsarmes
reicht aber nicht aus, um unter dem Einfluß der auf den Bremssattel ausgeübten hohen
Sattelverschiebekräfte eine Deformation dieses Führungsarmes ganz zu vermeiden,
mit der Folge, daß durch diese Konstruktion ein Schrägverschleiß der Bremsbacke
nicht vollständig auszuschalten ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Teilbelag-Scheibenbremse
mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen anzugeben, die gewährleistet,
daß in jeder Phase eines Bremsvorganges an den Bremsbacken wirksame Umfangskräfte
im Gleichgewicht sind und dadurch Schrägverschleiß ausgeschlossen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1 gelöst.
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Bei dieser Konstruktion ist der Bremssattel in der Lage, sich relativ
zum Führungselement sowohl parallel zur Bremsscheibenachse zu verschieben als auch
um eine in der Bremsscheibenmittenebene liegende Achse zu verschwenken. Damit ist
sichergestellt, daß sich beim Eingriff der am Bremssattel gegen Umfangskräfte abgestützten
Bremsbacken mit den Stirnflächen der Bremsscheibe der Bremssattel relativ zur Bremsscheibe
unabhängig vom Führungselement so ein-
stellen kann, daß die Bremsbacken
planparallel an den Scheibenstirnflächen in Anlage kommen und dabei vollständig
gleichmäßig abgenutzt werden.
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Vorteilhaft läßt sich die vorgeschlagene Verschwenkbarkeit des Bremssattels
nach Anspruch 2 bewerkstelligen, wobei es günstig ist, die Konstruktion gemäß Anspruch
3 zu gestalten.
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Die Verschiebbarkeit des Bremssattels am Führungselement parallel
zur Bremsscheibenachse ist vorteilhaft nach Anspruch 4 zu bewerkstelligen.
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Diese Konstruktion ermöglicht u.a. eine vorteilhafte Montage und Demontage.
des Bremssattels zum Zwecke des Auswechselns der Bremsbacken.
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Sofern hierbei der die Führung des Bremssattels übernehmende Teil
der Führungsvorrichtung nach Anspruch 5 angeordnet wird, ist sichergestellt, daß
die Bremssattelführung beim Anlegen der Bremsbacken an die Bremsscheiben drehmomentfrei
bleibt.
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Aus konstruktiven Gründen verbietet sich aber häufig eine derartige
Anordnung der Führungsvorrichtung. In diesem Falle ist es günstig, die FührungsvorrichtuXng
nach Anspruch 6 auszubilden. Das zwischen Führungsbolzen und Führungsbohrung vorgesehene
elastisch nachgiebige Futter ermöglicht dann ein Verschwenken des Bremssattels um
die in der Bremsscheibenmittenebene liegenden Achse zum drehmomentfreien und planparallelen
Anlegen der Bremsbacken an die Bremscheiben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Figur 1 eine teilweise aufgebrochen dargestellte Ansicht der Teilbelag-Scheibenbremse,
in Richtung der Achse ihrer Bremsscheibe gesehen, Figur 2 eine teilweise im Längsschnitt
dargestellte Ansicht der Scheibenbremse in Richtung des Pfeiles A der Figur 1 gesehen,
wobei auf die Darstellung der Bremsscheibe verzichtet ist, Figur 3 einen Längsschnitt
der Scheibenbremse entlang der Linie III-III der Figur 2, Figur 4 einen Teilschnitt
entlang der Linie IV-IV der Figur 1, Figur 5 eine Darstellung der bei in üblicher
Weise ausgebildeten Teilbelag-Scheibenbremsen beim Einsatz üblichen Abnutzung der
Bremsbeläge.
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Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Teilbelag-Scheibenbremse weist
einen als Ganzes mit 10 bezeichneten Bremsträger auf, der fest mit einer Achse oder
einer Radaufhängung verschraubt sein kann.
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Am Bremsenträger 10 ist ein als Ganzes mit 12 bezeichneter Bremssattel
verstellbar angeordnet. Die verstellbare Anordnung ermöglicht sowohl ein Verschieben
des Bremssattels 12
parallel zur Achse einer Bremsscheibe 14 als
auch ein Verschwenken desselben um eine in der Bremsscheibenmittenebene a-a liegende
und somit zur Achse der Bremscheibe 14 senkrechte Achse 16 (Figur 2).
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Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist der Bremssattel 12 in bekannter
Weise umgekehrt U-förmig ausgebildet, wobei dessen einer Schenkel ein Gehäuse 17
zur Aufnahme einer Zuspannvorrichtung bildet, während dessen anderer Schenkel 18
zur Abstützung einer Bremsbacke 20 von zwei Bremsbacken 20 und 22 dient und zwar
in der Verschieberichtung des Bremssattels 12, in welcher sich dessen Schenkel 18
der Bremsscheibe 14 nähert.
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Die andere Bremsbacke 22 sitzt unmittelbar vor einem in einem im Gehäuse
17 des Bremssattels 12 vorgesehenen Zylinder 24 verschiebbar geführten Kolben 26,der
hydraulisch betätigbar ist. Die Zuspannvorrichtung kann auch eine andere Ausbildung
aufweisen und beispielsweise mechanisch betätigbar sein.
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Gemäß Figur 3 übergreift der Bremssattel 12 die Bremsscheibe 14, die
sich zusammen mit einem Fahrzeugrad dreht, während der Bremsenträger 10 dabei seine
Lage zum Fahrzeugrad beibehält.
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Die Bremsscheibe 14 taucht demgemäß mit einem Teil ihres Randstückes
zwischen die beiden Bremsbacken 20 und 22 ein, so daß die freie Flachseite der Bremsbeläge
27 jeweils einer Stirnfläche 28 bzw. 30 der Bremsscheibe 14 zugerichtet ist.
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Die Bremsbeläge 27 sind jeweils an einer Rückenplatte 32 befestigt,
die einerseits mit dem Schenkel 18 bzw. dem Kolben 26 der Zuspannvorrichtung zusammenwirken
und andererseits zur auswechselbaren Halterung der Bremsbacken 20 und 22 im Bremssattel
12 dienen, was weiter unten im Einzelnen noch erläutert wird.
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Zur Führung des Bremssattels 12 parallel zur Bremsscheibenachse c-c
dienen eine Führungsvorrichtung 34 sowie Führungsmittel an Bremssattel 12 und Bremsenträger
10.
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Die Führungsvorrichtung 34 ist gemäß Figur 3 zwischen der Drehachse
c-c der Bremsscheibe 14 und dem Bremssattel 12 angeordnet und umfaßt einen zur Bremsscheibenachse
c-c parallelen Führungsbolzen 36 und eine diesen aufnehmende Führungsbohrung 38,
wobei zwischen beiden Teilen noch eine Gummibuchse 40 zwischengeschaltet ist.
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Die Führungsbohrung 38 ist im Bremsenträger 10 angeordnet, während
der Führungsbolzen 36 in einem am Gehäuse 17 des Bremssattels 12 angeformten Ansatzstück
42 gehalten ist.
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Die Anordnung von Führungsbohrung 38 und Führungsbolzen 36 könnte
auch umgekehrt getroffen sein.
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Auf die Anordnung der Gummibuchse 40 könnte verzichtet werden, sofern
die Kpmponenten 36 und 38 der Führungsvorrichtung 34 metrisch zur Bremsscheibenmittenebene
a-a angeordnet werden könnten. Dies ist aus konstruktiven Gründen praktisch kaum
möglich. Aus diesem Grunde ist die Anordnung der Gummi-
buchse
40 notwendig, um dem Bremssattel 12 ein Verschwenken um die Bremsscheibenmittenebene-a-a
zu ermöglichen.
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Vorzugsweise befindet sich die durch den Führungsbolzen 36 und die
Führungsbohrung 38 definierte Führungsachse b-b in der durch die Bremsscheibenachse
c-c verlaufenden Mittelebene der Bremsbacken 20 und 22.
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Die weiteren Führungsmittel zur Bremssattelführung sind derart beschaffen,
daß sie sowohl die geradlinige Verschiebung des Bremssattels 12 parallel zur Bremsscheibenachse
c-c als auch dessen Verschwenken um die in der Bremsscheibenmittenebene a-a liegende
Achse 16 ermöglichen.
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Hierzu weist der Bremsenträger 10 in Umfangsrichtung der Bremsscheibe
14 im Abstand voneinander an entsprechenden Trägerarmen 44 und 46 befestigte, teilkugelförmige
und gehärtete Abstützglieder 48 und 50 auf, die sich in der Bremsscheibenmittenebene
a-a befinden.
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Eine dieser Abstützglieder 48 und 50 miteinander verbindende Verbindungslinie
definiert die Bremssattelschwenkachse 16.
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Die vorteilhaft jeweils mit einem Gewindeschaft 52 höhenverstellbar
in den Trägerarmen 44 und 46 gehaltenen Abstützglieder 48 und 50 sind jeweils mit
einer am Bremssattel 12 vorgesehenen, sich parallel zur Bremsscheibenachse c-c erstreckenden
und im Querschnitt der Kontur der Abstützglieder 48 und 50 angepaßten Führungsnut
54 bzw. 56 in Eingriff.
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Auf jedes Abstützglied 48 bzw. 50 ist vorteilhaft noch ein Schmutzabstreifglied
58 aufgesteckt (siehe Figur 4).
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Scheibenbremsen der beschriebenen Kategorie haben üblicherweise den
Nachteil, daß die Bremsbeläge 27 ihrer Bremsbacken 20 und 22 gemäß Figur 5 innerhalb
kurzer Zeit starkem Schrägverschleiß unterliegen, d.h. die Standzeit der Bremsbacken
ist im Vergleich zu denjenigen von Festsattelbremsen erheblich geringer und zwingt
zu häufigem Bremsbackenwechsel, sofern solche Scheibenbremsen insbesondere in schweren
Fahrzeugen eingesetzt werden.
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Diese schräg verlaufende Belagabnutzung vollzieht sich in der Weise,
daß in der bei Vorwärtsfahrt gegebenen, in Figur 5 durch einen Pfeil angedeuteten
Drehrichtung der Bremsscheibe 14 der Bremsbelag 27 der durch den Kolben 26 betätigbaren
Bremsbacke 22 an der Einlaufseite der Bremsscheibe 14 und der Bremsbelag 27 der
vom Schenkel 18 des Bremssattels 12 abgestützten Bremsbacke 20 an der Auslaufseite
der Bremsscheibe 14 stärker verschleißt.
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Dieser bei den üblichen Teilbelag-Scheibenbremsen eintretende tangentiale
Schrägverschleiß beider Bremsbacken kommt sowohl durch die Elastizität des Bremsenträger
10 als auch durch Toleranzen in der Bremssattelführung und durch andere Bauart bedingte
Gegebenenheiten zustande und wird bei der beschriebenen Teilbelag-Scheibenbremse
wie folgt vermieden: Bei Vorwärtsfahrt wird gemäß Figur 1 über das untere Abstützglied
48 die Abstützkraft R bzw. das Abstützmoment M in den Bremsenträger 10 eingeleitet.
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Aufgrund der um die durch die Abstützglieder 48 und 50 definierte
Achse 16 verschwenkbare Lagerung des Bremssattels 12 auf dem Bremsenträger 10 kann
dabei das Abstützmoment, hervorgerufen.durch den seitlichen Abstand d der Reibkraftresultierenden
bzw. der Abstützkraft R von der die Schwenkachse 16 definierenden Verbindungslinie
beider Abstützglieder 48 und 50 ausschließlich parallel zu den Stirnflächen 28 und
30 der Bremsscheibe 14 wirken und kann daher bei einer elastischen Verformung bzw.bei
Biegewegen des Trägerarmes 46 nicht zu Schrägverschleiß der Bremsbeläge 27 führen.
Dies ist dadurch sichergestellt, daß sich der Bremssattel 12 bei erfolgendem Eingriff
der Bremsbeläge 27 in di e die Bremsscheibenstirnflächen 28 und 30 durch Verschwenken
zu diesen selbsttätig so ausrichten kann, daß stets ein Gleichgewicht der Reibkräfte
gewährleistet ist.
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Durch die Führungsvorrichtung 34 ist dabei sichergestellt, daß der
Bremssattel 12 aufgrund seiner verschiebbaren und schwenkbeweglichen Anordnung am
Bremsenträger 10 relativ zur Bremsscheibe 14 in seitlicher Richtung, d.h. gemäß
Figur 3 in der Zeichenebene nicht kippen kann.
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Die weiche Gummibuchse 40 ermöglicht dabei das sich selbsttätig vollziehende
Ausrichten des Bremssattels 12 um die Schwenkachse 16 trotz der durch diese Vorrichtung
erzielten Bremssattelführung parallel zur Bremsscheibenachse c-c.
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Voraussetzung für das selbsttätige planparallele Ausrichten der Bremsbacken
20 und 22 zu den Bremsscheibenstirnflächen 28 und 30 ist des weiteren, daß beide
Bremsbacken 20 und 22 gegen die beim Bremsen wirksamen Umfangs- bzw.
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Reibkräfte am Bremssattel 12 abgestützt sind.
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Zu diesem Zweck ist im Bremssattelrücken 60 vorteilhaft ein in der
Draufsicht rechteckförmiger Durchbruch 62 vorgesehen, dessen sich parallel zur Bremsscheibenachse
c-c erstreckenden Seitenwände 64 und 66 in vorteilhafter Ausgestaltung von außen
schräg nach innen konvergieren.
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Dieser Durchbruch 62 erhält dadurch gemäß Figur 1 einen schwalbenschwanzförmigen
Querschnitt. In den Durchbruch sind die Bremsbacken 20 und 22 mit einem dem schwalbenschwanzförmigen
Querschnitt angepaßten Ansatzstück 32' ihrer Rückenplatte 32 eingehängt (siehe Figur
1).
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Das Einsetzen der Bremsbacke 20 und 22 in den Bremssattel 12 erfolgt
von dessen Innenseite aus über jeweils eine in die Seitenwände 64 und 66 eingebrachte
und sich senkrecht zur Bremsscheibenachse c-c erstreckende Nut 68, durch welche
das Rückanplattenansatzstück 32' hindurchgeschoben werden kann.
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Die beiden einander gegenüberliegenden Nuten 68 sind. hierbei so positioniert,
daß sie beim Verschleißen der Bremsbeläge 27 von den Rückenplatten 32 der Bremsbacken
20 und 22 nicht überfahren werden können.
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Zum Belagwechsel ist der Führungsbolzen 36 der Führungsvorrichtung
34 aus dem Ansatzstück 42 herauszuziehen.
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Ferner müssen die Abstützglieder 48 und 50 in die Trägerarme 44 und
46 zurückgeschraubt werden. Damit ist es dann möglich, den Bremssattel 12 zusammen
mit den Bremsbacken 20 und 22 von der Bremsscheibe 14 abzuziehen.
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Verbrauchte Bremsbacken sind dann im Satteldurchbruch 62 bis zu den
Nuten 68 derart zu verschieben, daß deren Rückenplatte 32 mit ihrem Ansatzstück
32 durch diese Nuten hindurchgeschoben und dadurch die Bremsbacken 20 und 22 nach
innen entnommen werden können.
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Ein Bremsbackeneinbau hat in entsprechend umgekehrter Weise zu erfolgen.
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Anstelle des Bremsenträgers 10 kann der Bremssattel 12 auch unmittelbar
an einem Radträger bzw. einer Lagerplatte eines Achsschenkels in der erläuterten
Art und Weise gelagert sein.
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Außerdem kann der Bremssattel zum Anlegen der Bremsbeläge an die Bremsscheibe
auch mit zwei nebeneinander liegenden Zuspannvorrichtungen ausgestattet sein, die
auf eine gemeinsame Bremsbacke wirken.
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