DE3827686A1

DE3827686A1 - Bremsbacke

Info

Publication number: DE3827686A1
Application number: DE3827686A
Authority: DE
Inventors: Rolf Weiler; Hans-Dieter Leidecker; Hans-Peter Metzen; Karl Stoerzel; Detlef Dinges; Stefan Schmitt; Andreas Doell; Michael Dr Hoffmann
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1988-08-16
Publication date: 1990-02-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsbacke für eine Teilbe lag-Scheibenbremse mit einer Trägerplatte, die mit einem L-förmigen Abschnitt seitlich in Umfangsrichtung endet und mit dem Abschnitt einen sich axial ersteckenden im wesent lichen radial nach außen gerichteten Steg eines Halters hintergreift, wobei der L-förmige Abschnitt aus zwei Schen keln gebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Eine solche Bremsbacke ist aus der gattungsgemäßen DE-OS 28 04 808 bekannt. Die Bremsbacke ist in Umfangsrich tung der Bremsscheibe derart formschlüssig mit Tragteilen verbunden, daß zumindest bei höheren Bremsanlagekräften die an der Bremsbacke auftretende Reibungskraft auf beide Trag teile übertragen wird. Dazu weist die Bremsbacke an ihren Enden Stege und radial nach innen gerichtete Ansätze auf, deren einander zugekehrten Stirnflächen an den Wandflächen des Bremsträgers zur Anlage kommen. An der Übergangsstelle zwischen den Stegen zu den radialen Ansätzen, die senkrecht auf den Stegen angeordnet sind, entstehen bei Bremsbetäti gung und Belastung der Bremsbeläge durch die beim Bremsen auftretende Reibungs- bzw. Umfangskraft örtliche Spannungs überhöhungen, die insbesondere bei Gußteilen unter Zugbean spruchung zur Zerstörung des Bauteils bzw. bei ausreichen der Dimensionierung der Teile zu schlechter Werkstoffaus nutzung (hohes Gewicht) führen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einstückig ausgebilde te, winklig zueinander angeordnete Teile an ihren innenlie genden Kanten so zu verbessern, daß ein nahezu gleichmäßi ger Spannungsverlauf im Übergangsbereich erzielt wird und daß Spannungen, insbesondere Zugspannungen, abbaubar sind und eine frühzeitige Rißbildung bzw. ein frühzeitiges Aus einanderbrechen bei Grauguß o.ä. an diesen innenliegenden Kanten vermieden ist. Des weiteren soll Gewicht eingespart und die Lebensdauer erhöht werden. Es sollen keine Mehrko sten anfallen und kleinere Einbauräume ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 ge löst. Erfindungsgemäß weist eine an einer Stoßstelle zwi schen zwei winklig zueinander angeordneten, einstückig mit einander ausgebildeten Teilen (Schenkeln) innenliegende bo genförmige Kontur kontinuierlich oder abschnittsweise verschiedene Radien und, mit großem Radius beginnend, in Richtung auf einen Lastangriffspunkt abnehmend, kleinere Radien auf. Da bei Zunahme des Biegemomentes gleichzeitig die Kurvenwirkung abnimmt, ergibt sich ein gleichmäßiger Spannungsverlauf.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die bogenförmige Kontur bei einer Kerbe verwendet, die in einem sich im we sentlichen in Umfangsrichtung erstreckenden Schenkel hineinragt. Durch die Kerben entstehen die örtlichen Span nungsüberhöhungen, sogen. Kerbspannungen. Mit einer opti mierten Kerbform wird eine Spannungsreduktion erzielt, so daß die beiden in einer Übergangsstelle zusammentreffenden Schenkel bei Belastung nicht frühzeitig auseinanderbrechen oder auseinandergerissen werden. Durch den Abbau der Span nungsspitzen wird die Lebensdauer des Bauteils erhöht und es kann Gewicht eingespart werden. Weiterhin wird bei sprö den Werkstoffen die Bruchlast erhöht. Bei konstantem Radius liegt das Spannungsmaximum etwa in der Kerbmitte. Daher wird im vorher hochbeanspruchten Bereich ein großer Radius und im vorher weniger beanspruchten Bereich ein kleiner, d.h. scharfer, Radius gewählt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform begrenzt die bogenförmige Kontur einen radial nach innen hervor springenden Abschnitt zwischen den beiden Schenkeln. In dieser Ausführungsform ist eine einfache Anordnung zwischen zwei senkrecht aufeinanderstehenden Flächen der beiden L-förmig zueinander angeordneten Schenkel erreicht.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung stüt zen sich die Schenkel der Trägerplatte ausschließlich außerhalb der bogenförmigen Kontur ab. Damit wird erzielt, daß die bogenförmige Kontur nicht durch den Steg des Hal ters verletzt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Schenkel zwei Kerben auf, die einen Vorsprung begrenzen, der sich auf dem Steg des Halters abstützt. Durch die An ordnung der beiden Kerben um den Vorsprung herum kann der Vorsprung bearbeitet werden, so daß der Vorsprung problem los auf dem Steg gleiten kann.

Des weiteren wird Schutz gesucht für die spezielle Ausge staltung der Bremsbackenhalterung, auch Halter oder Brems träger genannt, bei der der Steg mit im wesentlichen senk recht zueinander angeordneten Flächen die Bremsbacke ab stützt. Der Steg weist an seinem radial außenliegenden Ende abgerundete oder abgeschrägte Kanten auf, so daß das Ende, im folgenden Spitze genannt, nicht in die bogenförmige Kon tur der Trägerplatte eingreift, um diese bogenförmige Kon tur nicht zu verletzen und mit minimaler Kontaktfläche die Trägerplatte berührt und somit gegen Korrosion vorbeugt. Gleichzeitig ist seitens der Trägerplatte ein größtmögli cher Radius erzielt. Insbesondere wird dabei auf die Aus führungsform einer Bremsbackenhalterung als integrierten Achsschenkel abgezielt. Integrierter Achsschenkel bedeutet, daß Bremsbackenhalterung und Achsschenkel einteilig ausge führt sind. In einer einfachen Ausgestaltung ist die Kante abgeschrägt. Eine Schräge läßt sich durch einfaches Bear beiten herstellen.

Nachfolgend sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Er findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Bremsbacke mit einer Trägerplatte, eingesetzt in die Bremsbackenhalterung einer Teilbelag-Schei benbremse,

Fig. 2 einen L-förmigen Abschnitt der Trägerplatte in ei ner Bremsbackenhalterung,

Fig. 3 eine bogenförmige Kontur zwischen zwei senkrecht zueinander angeordneten Schenkeln mit kleinem Ra dius am Lastangriffspunkt beginnend und vom Last angriffspunkt entfernend, mit größer werdenden Ra dien,

Fig. 4 die bogenförmige Kontur in einer Kerbe,

Fig. 5 einen durch zwei Kerben begrenzten Vorsprung, der sich auf den Steg eines integrierten Achsschenkels abstützt,

Fig. 6 eine bogenförmige Kontur zwischen zwei Schenkel flächen, die sich auf senkrecht zueinander stehen den, durch eine Schräge getrennten Schenkelflächen abstützt und

Fig. 7 eine Bremsbacke für einen integrierten Halter.

Fig. 1 zeigt eine Teilbelag-Scheibenbremse 1 mit einem Bremsträger 2, an dem axial gleitend ein Sattelgehäuse 3 gelagert ist. Dazu weist das Gehäuse 3 eine Betätigungsein heit 4, 5 aus Kolben 4 und Zylinder 5 auf, die eine erste Bremsbacke 6 axial verschiebt und dabei gegen eine Brems scheibe 7 drückt. Durch eine Reaktionskraft wird durch ei nen Schenkel 8 des Gehäuses 3 eine zweite Bremsbacke 9 ge gen die Bremsscheibe 7 gedrückt. Die beiden Bremsbacken 6, 9 sind axial verschiebbar in Bremsträgerarmen 10, 11 geführt. Das Gehäuse 3 ist an seinem Schenkel 8 mit einer Feder 12 gegen den Bremsträger 2 an dessen Bremsträgerarmen 10, 11 verspannt.

Fig. 2 zeigt einen Auschnitt aus der Teilbelag-Scheiben bremse 1 mit der Bremsbacke 6, die einen Reibbelag 13 und eine Trägerplatte 14 aufweist. Die Trägerplatte 14 weist einen hammerkopfförmigen Bereich 15 auf, der seitlich in Umfangsrichtung endet. Der hammerkopfförmige Bereich 15 weist einen L-förmigen Abschnitt 16 mit zwei L-förmig zu einander angeordneten Schenkeln 17, 18 auf. Der L-förmige Abschnitt hintergreift einen sich axial erstreckenden, im wesentlichen radial nach außen gerichteten Steg 19 des Bremsträgers 2. An einer Stoßstelle 20, auch Übergangsstel le oder -bereich genannt, zwischen den beiden Schenkeln 17, 18 ist eine Kerbe 21 mit einer bogenförmigen Kontur 22 angeordnet. Der Schenkel 17 erstreckt sich in Umfangsrich tung 17′.

Fig. 3 zeigt eine Prinzipskizze mit einem Ausschnitt aus einer Kerbe 21 und darin angeordnet die bogenförmige Kontur 22. Ein Lastangriffspunkt 24, an dem eine Kraft 23 an greift, und ein Kerbgrund 25 definieren einen Lastangriffs hebel 26. Die bogenförmige Kontur 22 weist in den Abschnit ten 27, 28 und 29 verschiedene Radien 30, 31 und 32 mit klei nem Radius 30 am Lastangriffspunkt beginnend, mit größer werdenden, mit der Entfernung vom Lastangriffspunkt 24 steigenden Radien 31 und 32 auf. Im Idealfall sollte sich im Abschnitt 29′ ein unendlicher Radius 32′ ergeben. Über den Hebel 26 ergibt sich das Biegemoment 33. Eine Abnahme der Kerbwirkung durch die größeren Radien 31, 32 und eine Zunahme des Biegemomentes 33 ergibt einen gleichmäßigen Spannungsverlauf 34. Die Erfindung eignet sich besonders bei gedrungener Bauweise, d.h. eine Strecke 26′ des Lastan griffshebels 26 ist im Verhältnis zur Kerbgröße ähnlich groß. Die Kerbspannung wird umso kleiner, je größer der Kerbradius ist. Das Biegemoment 33 wächst linear zum Ab stand vom Lastangriffspunkt 24. Daraus folgt, bei gleicher Bauhöhe der Kerbe 21 ergibt sich die geringste Spannung, wenn der Kerbradius mit zunehmendem Abstand zum Lastan griffspunkt größer wird. Ideal ist ein kontinuierlicher Übergang. Eine Näherung ergibt sich bei gestuften Radien 30 bis 32 mit tangentialen Übergängen. Besonders bei der Nut zung der Finite Elemente Methode kommt einer Spannungsart, der sogenannten Tangentialspannung, im Kerbgrund besondere Bedeutung zu. Die Tangentialspannung ist hinsichtlich einer Rißbildung ein maßgebender Parameter. Eine Optimierung ist hierbei unabhänig von der Beanspruchungsart (Bie gung-, Zug-, Druckbeanspruchung etc.) möglich. Ein Optimie rungskriterium ist hierbei, kleinstmögliche konstante Tan gentialspannung gleichmäßig über den gesamten Kerbgrund zu verteilen. Zur Ermittlung der optimalen Kerbe können auch automatisch optimierende EDV-Programme Anwendung finden. In jedem Falle ist es sinnvoll, die bei der Optimierung erhal tenen Kurvenzüge durch geometrische Grundelemente (Kreis, Gerade etc.) anzunähern, um Fertigung, Konstruktion und Qualitätskontrolle zu vereinfachen. Grunsätzlich ist jedoch auch die Darstellung beliebig gekrümmter Konturen möglich.

Fig. 4 zeigt die Trägerplatte 14 mit den beiden L-förmig angeordneten Schenkeln 17, 18 im L-förmigen Abschnitt 16. Die bogenförmige Kontur 22 der Kerbe 21 weist in dem Kur venabschnitt 27 einen Radius 30, im Kurvenabschnitt 28 ei nen Radius 31 und im Kurvenabschnitt 29 einen Radius 32 auf. Dabei ist der Radius 30 klein, der Radius 31 größer und der Radius 32 der größte aller drei Radien. Die bogen förmige Kontur 22 erstreckt sich von dem Abschnitt 27 bis zu einem Kulminationspunkt 35. Der Abschnitt 29 ersteckt sich bis zu einem Punkt 36. Von dem Punkt 36 vervollstän digt ein Kurvenabschnitt 37 mit kleinerem Radius 38 und ei ne Gerade 39 die Kerbe 21.

Fig. 5 zeigt den Steg 19 eines Halters 40, auf dem die Bremsbacke axial gleitet. Der Schenkel 17 weist zwei Kerben 21, 41 auf, die einen Vorsprung 42 begrenzen, der sich auf dem Steg 19 des Halters 40 abstützt. Die Kerbe 21 weist die Radien 30, 31 und 32 auf. Der Steg 19 ist dabei rechteckför mig mit Seitenflächen 43, 44 ausgebildet. Diese Seitenflä chen 43, 44 treten mit Trägerplattenflächen 45, 46 bei Brems betätigung in Eingriff, wobei die Trägerplattenfläche 46 einen Lastangriffsbereich bildet. Diese Anordnung eignet sich besonders vorteilhaft bei integrierter Bauweise des Halters 40, bei dem der Halter 40 einteilig mit einem Achsschenkel ausgebildet ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für einen integrierten Achsschenkel 40. Zwischen den beiden L-förmig zueinander angeordneten Schenkeln 17 und 18 ist die bogenförmige Kontur 22 mit den drei Radien 30 bis 32 vorgesehen. Hierbei geht die bogenförmige Kontur 22 direkt (ohne Ausbildung eines Vorsprunges 42) in eine Schenkelflä che 47 über. An die Schenkelfläche 47 schließt sich eine weitere bogenförmige Kontur 55 mit Radien 48 bis 50 an, wo bei der Radius 48 der größte und der Radius 50 der kleinste der Radien ist, so daß die Konturen 22, 55 spiegelbildlich symmetrisch zu einer Symmetrieachse 55′ sind, weil eine Lagerreaktion auch bei Aufweitung vernachlässigbar ist. Der Steg 19 weist eine solche Spitze 51 mit abgeschrägten Flächen 52, 53 auf, daß die Oberflächen 43, 44, 52, 53 und 54 nicht in die bogenförmigen Konturen 22 und 55 eingreifen, um diese nicht zu verletzen. Ohne eine Abschrägung würden Spannungsspitzen in einer Kontaktzone entstehen. An der Stoßstelle 20 begrenzt die bogenförmige Kontur 22 einen dreieckförmigen, radial nach innen hervorspringenden Abschnitt 56, wobei eine Grundfläche 57 des Abschnitts 56 gemäß der bogenförmigen Kontur 22 gebogen ist. Die gerade Fläche 54 des Steges 19 stützt sich auf der Fläche 47 des Schenkels 17 ab. Die Flächen 43 und 44 treten bei Bremsbetätigung mit den Flächen 45 und 46 in Eingriff. Dabei ist vorteilhaft ein Push-Pull-Prinzip verwirklicht, bei dem bei Vorwärtsfahrt zunächst der Bremsbelag gegen den Steg gedrückt, d.h. die Flächen 43 und 45 treten miteinan der in Eingriff, und bei stärkerer Bremsbetätigung der Bremsbelag gegen den Steg gezogen wird, d.h. die den Flä chen 44, 46 entsprechenden Flächen auf der in Umfangsrich tung gegenüberliegenden Seite der Bremsbacke treten in Ein griff zueinander. Ebenso vorteilhaft kann aus Ver schleiß- und Komfortgründen ein Pull-Push Prinzip verwirk licht werden.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen seitlich in Umfangsrich tung 17′ endenden Trägerplattenbereich 58, der eine U-för mige Ausnehmung 59 aufweist, die von den Schenkeln 17, 18 und einem weiteren, parallel zu dem Schenkel 18 angeordne ten Schenkel 60 begrenzt ist. Diese Anordnung eignet sich vorteilhaft für eine integrierte Bauweise.

Fig. 7 zeigt eine Bremsbacke 61 für einen integrierten Hal ter 40. Die Bremsbacke 61 weist eine Trägerplatte 62 mit dem seitlich in Umfangsrichtung 17′ endenden, auf einer Oberkante 65 der Trägerplatte 62 angeordneten Trägerplat tenbereich 58 mit der Ausnehmung 59 und auf einer in der Umfangsrichtung 17′ entgegengesetzten Seite einen Träger plattenbereich 63 mit einer Ausnehmung 64 auf. Die Brems backe 61 ist spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse 66, so daß der Trägerplattenbereich 63 spiegelsymmetrisch zu dem Trägerplattenbereich 58 ist.

Vorteilhaft kann eine Kerboptimierung an allen Teilen der Bremse, nämlich an Gehäusen, Haltern, Belägen, Bolzen, Fe dern und Räumprofilen Verwendung finden.

Bezugszeichenliste

1 Teilbelag-Scheibenbremse
2 Bremsträger
3 Sattelgehäuse
4 Kolben
5 Zylinder
6 Bremsbacke
7 Bremsscheibe
8 Schenkel
9 Bremsbacke
10 Bremsträgerarm
11 Bremsträgerarm
12 Feder
13 Reibbelag
14 Trägerplatte
15 Bereich (Hammerkopf)
16 Abschnitt (L-förmig)
17 Schenkel
17′ Umfangsrichtung
18 Schenkel
19 Steg
20 Stoßstelle
21 Kerbe
22 Kontur
23 Kraft
24 Lastangriffspunkt
25 Kerbgrund
26 Lastangriffshebel
27 Kurvenabschnitt
28 Kurvenabschnitt
29 Kurvenabschnitt
29′ Kurvenabschnitt
30 Radius klein
31 Radius groß
32 Radius größer
32′ Radius unendlich
33 Biegemoment
34 Spannungsverlauf
35 Kulminationspunkt
36 Punkt
37 Kurvenabschnitt
38 Radius
39 Gerade
40 Halter
41 Kerbe
42 Vorsprung
43 Stegfläche
44 Stegfläche
45 Trägerplattenfläche
46 Trägerplattenfläche
47 Schenkelfläche
48 Radius
49 Radius
50 Radius
51 Ende
52 Kontur
53 Oberfläche
54 Oberfläche
55 Kontur
55′ Symmetrieachse
56 Abschnitt
57 Fläche
58 Bereich
59 Ausnehmung
60 Schenkel
61 Bremsbacke
62 Trägerplatte
63 Trägerplattenbereich
64 Ausnehmung
65 Oberkante
66 Symmetrieachse

Claims

1. Bremsbacke für eine Teilbelag-Scheibenbremse mit einer Trägerplatte, die mit einem L-förmigen Abschnitt seit lich in Umfangsrichtung endet und mit dem Abschnitt einen sich axial erstreckenden im wesentlichen radial nach außen gerichteten Steg eines Halters hinter greift, wobei der L-förmige Abschnitt aus zwei Schen keln gebildet ist, die an einer Stoßstelle eine innenliegende, bogenförmige Kontur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmige Kontur (22, 55), insbesondere abschnittweise, verschiedene Radien (30, 31, 32, 48, 49, 50) und, mit großem Radius (32, 48) beginnend, in Richtung auf einen Lastangriffspunkt bzw. Lastangriffsbereich (24, 46) ab nehmend, kleinere Radien (30, 31, 49, 50) aufweist.

2. Bremsbacke nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die bogenförmige Kontur (22, 55) Teil einer Kerbe (21, 41) ist, die in dem sich im wesentlichen in Umfangsrichtung (17′) erstreckenden Schenkel (17) hineinragt.

3. Bremsbacke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die bogenförmige Kontur (22, 55) einen radial nach innen hervorspringenden Ab schnitt (56) zwischen den beiden Schenkeln (17, 18, 60) begrenzt.

4. Bremsbacke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (17, 18, 60) sich ausschließlich außerhalb der bogenförmigen Kontur (22, 55) abstützen.

5. Bremsbacke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (17) zwei Kerben (21, 41) aufweist, die einen Vorsprung (42) begrenzen, der sich auf den Steg (19) des Halters (2) abstützt.

6. Bremsbacke nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (17) zwei bogenförmigen Konturen (22, 55) aufweist, die insbesondere spiegelbildlich symmetrisch zu einer Symmetrieachse (55′) angeordnet sind.

7. Bremsbackenhalterung für eine Teilbelag-Scheibenbrem se, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit zwei in Sekan tenrichtung zur Bremsscheibe im Abstand voneinander angeordneten Tragteilen, die einen axial verlaufenden, im wesentlichen radial nach außen gerichteten Steg aufweisen, der in einem seitlich in Umfangsrichtung endenden L-förmigen Abschnitt einer Trägerplatte einer Bremsbacke, die insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, verhakt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (19) mit zumindest zwei im wesentlichen senkrecht zueinander angeordneten Flächen (44, 45) die Bremsbacke (6) abstützt und an einem radial außen liegenden Ende (51) abgerundete oder abgeschrägte Flächen (52, 53) aufweist.