DE4204139A1 - Vollbelagscheibenbremse fuer nutzfahrzeuge - Google Patents

Vollbelagscheibenbremse fuer nutzfahrzeuge

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vollbelagscheibenbremse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Nutzfahrzeuge über 14 t brutto werden überwiegend mit Trommelbremsen ausgerüstet. In den USA, Frankreich und Deutschland wird begonnen, an den Vorderrädern dieser Größenklasse druckluft-mechanisch betä­ tigte Teilbelagscheibenbremsen zu verwenden, um das bei Trommel­ bremsen infolge ihrer Kennungstoleranzen nicht vermeidbare seit­ liche Ausbrechen bei Vollbremsungen zu verhindern. Besonders bei Stadtomnibussen wird dieser Bremsenaustausch zunehmend vorge­ nommen, obwohl sich dadurch der Nachteil der Teilbelagscheiben­ bremsen, welche ihre Bremswärme überwiegend durch Strahlung ab­ führen, gegenüber Trommel- und Vollbelagscheibenbremsen umwelt­ schädigend auswirkt.
Bei Teilbelagscheibenbremsen beginnt die Wärmeableitung von der Scheibe erst mit Erreichen der für den Einsatz des Strahlungs­ vorganges erforderlichen Temperatur. Diese beträgt 400°C und liegt somit über dem Temperaturbereich, in dem großer Reibbe­ lagverschleiß einsetzt. Deshalb müssen beispielsweise die Brems­ beläge bei Taxametern, welche überwiegend im Stadtverkehr ein­ gesetzt sind, nach rund 10 000 km Laufstrecke gewechselt werden, während dies im Normalstraßenverkehr erst bei 30 bis 40 000 km erforderlich ist. Trommel- und Vollbelagscheibenbremsen dagegen weisen im Stadtverkehr, wie Kupplungsbeläge, praktisch keinen Abrieb auf, weil die umlaufenden Bremsflächen im mittleren Tem­ peraturbereich von unter 100°C bleiben.
Die Reibbelag-Staubentwicklung bei Teilbelagscheibenbremsen, welche nachgewiesenermaßen auch bei Aramidfaser - statt Asbest­ faser - Anwendung lungengängig ist, ist in hohem Maße gesund­ heitsschädlich.
Vollbelagscheibenbremsen sind bei Traktoren und Kettenfahrzeugen Standardausrüstung geworden. Für Nutzkraftwagen und Omnibusse sind eine Reihe von Vollbelagscheibenbremsen mit mechanischer, also Gestängezuspannung vorgeschlagen worden. Bei Vollbelag­ scheibenbremsen ist die direkte Druckmittelzuspannung erwünscht, weil damit eine hysteresefreie Antiblockiersteuerung verwirk­ licht werden kann.
Eine Vollbelagscheibenbremse für Nutzfahrzeuge mit einem Brem­ senteil zur Verzögerungs- und Gefällebremsung für hohe Brems­ leistung bei niedriger Beharrungstemperatur, sowie einem getrennt betätigten, zusätzlich für Gefahrbremsungen verwendbaren Halte­ bremsenteil zu schaffen, hat sich die Erfindung zur Aufgabe ge­ setzt.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
In weiterer Ausbildung der Erfindung werden die die Reibbeläge tragenden Bremsscheiben am Außenumfang eines zylindrischen Bremsträgers angeordnet und die umlaufenden Lamellen des Brem­ senteils B mit Kühlbohrungen ausgerüstet.
In noch weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Haltebrems­ einrichtung bei Gefahr-Vollbremsungen als Betriebsbremse mit eingesetzt.
In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es handelt sich um die Bremsanlage eines Zweiachs- Lastkraftwagens der größten Nutzlastklasse.
In Fig. 1 ist die Bremse eines Vorderrades einschließlich Rad­ lagerung und eines Teiles des Achsschenkels, in Fig. 2 die Bremse eines Hinterrades mit Teilschnitt durch die Hinterachse im Längsschnitt wiedergegeben. Sämtliche Einzelteile beider Brem­ senteile sind an Vorder- und Hinterachse die gleichen.
In Fig. 1 ist die das Rad 1 tragende Nabe 2 mit dem Außenring 3 1 des Radlagers 3 durch Schrauben 4 verbunden. Mit seinem Innenring 3 2 ist das Lager auf dem Zapfen 6 1 des Vorderachs­ schenkels 6 durch die Radmutter 5 befestigt. Der Achsschenkel trägt an seinem Flansch 6 2 mittels Schrauben 7 den zweiteili­ gen Bremsträger 11, 12 auf dessen Außenzylinderfläche sowohl die in Umgangsrichtung feststehenden Teile des direkt durch Druckluft zugespannten Bremsenteils A wie die in Umfangsrich­ tung feststehenden Teile des durch Federspeicher zugespannten und durch Druckluft gelösten Bremsenteils B mit Federspeicher­ zuspannung angeordnet sind. Beide Bremsenteile führen ihre beim Bremsen entstehende Wärme über die Gehäusewände sowie die großflächige, radiale Verrippung des mit dem Rad umlaufenden, an der Nabe 2 der Vorderachse und am Radkörper 13 der Hinter­ achse befestigten zweiteiligen Bremsgehäuses 8 1 und 8 2 durch Konvektion an die Luft ab. Die beiden Bremsenteile A und B wei­ sen jedoch eigene, die Reibbeläge tragende Bremsscheiben 8 3 und 8 4 bzw. 9 1 bis 9 3 auf.
Beim direkt durch Druckluft betätigten Bremsenteil A gelangt die Bremswärme direkt in die Gehäusewände 8 1 und 8 2 sowie deren Verrippung. Beim durch die Federspeichereinrichtung 9 4 bis 9 10 betätigten Bremsenteil B nehmen der zur Achsmitte hin rei­ chende Gehäusefortsatz 8 14 der Bremsgehäusehälfte 8 1 sowie die beiden mit radialen Bohrungen 9 15 ausgerüsteten Umlauflamellen 9 13 und 9 14 die Bremswärme auf und führen sie über Wärmeleitung in die Verrippung des Bremsgehäuseteils 8 1, von wo sie über Konvektion an die Umgebungsluft gelangt.
Aufbau und Funktion beider Bremsenteile sind folgende:
1. Bremsenteil 1
Im mit dem Rad umlaufenden zweiteiligen Bremsgehäuse 8 1, 8 2, zusammengeschraubt durch am Umfang gleichmäßig verteilt angeord­ nete Schrauben 8 17, sind auf dem außen verzahnten Bremsträger 11 axial frei beweglich die aus zwei 180°-Hälften bestehenden, Bremsbelag tragenden, Bremsscheiben 8 3, 8 4 angeordnet. Zwischen ihnen ist die aus zwei im Ringquerschnitt Z-förmig ausgebilde­ ten Ringen 8 5 und 8 6 bestehende Zuspanneinheit axial frei be­ weglich gelagert, deren Druckraum 8 18 durch Segment-Dichtringe 8 7, 8 8, deren Innenringraum über Bohrungen 8 9 und 8 10 mit dem Druckraum 8 18 in Verbindung stehen, abgedichtet ist. Über den am Brems­ träger angebrachten Schraubstutzen 11 1 wird zum Bremsen Druck­ luft zugeführt, welche über das mit der Zuspanneinheit 8 5, 8 6 fest verbundene, im Schraubstutzen 11 1 axial beweglich gelagerte Rohr 8 11 in die Bohrung 8 12 und damit in den Druckraum 8 18 der Zu­ spanneinheit geführt wird und diese spreizt, so daß die Brems­ beläge der Bremsscheiben an den Innenreibflächen des Brems­ gehäuses angelegt werden. Am Umfang der Zuspanneinheit verteilt sind der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellte Rück­ stell- und Spieleinstellungshülsen angeordnet.
2. Bremsenteil 2
Dieser federspeicherbetätigte Haltebremsenteil, der auch bei Gefahrbremsungen zur Bremsmomenterhöhung mit benutzt werden kann, läuft frei um, wenn der Druckraum 9 6 der Federspeicher­ betätigung über eine an den Schraubstutzen 11 2 anschließende Leitung mit dem Druckluftbehälter des Fahrzeugs über die, bei­ de Bremsträgerhälften 11 und 12 durchdringende, Bohrung 9 15 unter Druck gesetzt ist. Dann ist das Tellerfederpaket 9 8 über die Betätigungs-Ringfederscheibe 9 10 in ihrer unbelasteten Ausgangs­ ebene verbleibt. Wird die Haltebremse betätigt, so wird der Druck im Ringraum 9 6 durch ein vom Fahrer ausgelöstes Ventil verringert und die Betätigungshülse 9 4 durch das Tellerfeder­ paket 9 8 gegen den Außenumfang der Ringfederscheibe 9 10 ge­ drückt, welche die Kraft entsprechend dem Durchmesserverhält­ nis von Ringfederscheiben-Außendurchmesser zum Durchmesser des Druckfederringes 9 11 auf den Druckring 9 12 weiterleitet. Dadurch wird das Lamellenpaket, bestehend aus in Umfangsrich­ tung feststehenden Belaglamellen 9 1 bis 9 3 mit Umlauflamellen 9 13 und 9 14 zusammengedrückt und entsprechend dem Drucküber­ schuß des Tellerfederpaketes 9 8 Bremsmoment erzeugt.
Der Bremsenteil A kann bei Nutzfahrzeugachsen, wie auch die maßstäblichen Zeichnungen erkennen lassen, derart dimensioniert werden, daß damit allein bei vollbeladenem Nutzfahrzeug in der Ebene eine Bremsverzögerung von 0,75 bis 0,8 g mit dem Druck der heute verwendeten Druckluftanlagen erzielt werden kann. Dies ist auch darauf zurückzuführen, daß bei den axial kleinen Abmessungen der Bremse der Erfindung im Gegensatz zu heutigen Serienausführungen eine 1/1 Bremsverteilung angewen­ det werden kann, die auch der dynamischen Achslastverteilung bei den genannten Verzögerungen entspricht. Erfahrungsgemäß kann mit einer Bremse der Bauart des Bremsenteiles 1 bei Ge­ fällefahrten und zugelassener Autobahngeschwindigkeit mit einem Wärmeäquivalent (zugeführte=abgeführte Wärme) gerechnet werden, welches unter 400°C liegt, also in einem Bereich ge­ ringen Abriebs.
Um die Fahrzeugsicherheit weiter zu erhöhen und dem Nutzfahr­ zeug im beladenen Zustand Gefahr-Bremseigenschaften zu geben, welche neuzeitliche Personenkraftwagen besitzen, kann bei der Vollbelagscheibenbremse der Erfindung der Bremsenteil 2 bei einer Gefahrbremsung, welche beispielsweise bei einer Gefälle­ bremsung auszuführen ist, zugeschaltet werden.
Zur ABS-Auslösung ist an jedem Vorder- und Hinterradbrems­ träger ein Drehzahlsensor 14 angeordnet, der dem Prozessor die Drehzahlwerte übermittelt, um bei einem Blockiervorgang den Betätigungsdruck des Bremsenteiles A und bei zugeschaltetem Bremsenteil B reziprok dessen Betätigungsdruck zu regulieren.

Claims (7)

1. Vollbelagscheibenbremse für Nutzfahrzeuge, bestehend aus direkt zugespanntem Druckluft-Betriebsbremsenteil und Mehr­ scheiben-Haltebremsenteil mit vom Betriebsbremsenteil unab­ hängigen Reibpaarungsscheiben mit durch Druckluft lösbarer Federspeicherbetätigung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reibungswärme des Betriebsbremsen­ teils A als auch die des Haltebremsenteils B an ein umlau­ fendes, zweiteiliges, radial verripptes Bremsgehäuse (8 1, 8 2) und von dort überwiegend durch Konvektion an die Umge­ bungsluft abgeführt wird.
2. Vollbelagscheibenbremse, nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Reibbeläge tragenden Bremsscheiben (8 3, 8 4) des Betriebsbremsenteils A und die Bremsscheiben (9 1 bis 9 3) des Bremsenteils B am Außenumfang eines ein- oder mehrteiligen zylindrischen Bremsträgers (10 1, 10 2) in Umlaufrichtung fest, axial frei beweglich angeordnet sind.
3. Vollbelagscheibenbremse nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der flanschseitige Bremsgehäuseteil (8 1) einen nach innen reichenden Ringfortsatz (8 14) mit Lamellen­ reibfläche aufweist.
4. Vollbelagscheibenbremse, nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die umlaufenden Bremslamellen (9 13, 9 14) aufweisen, denen Bremsträgerbohrungen (12 1) und Bremsgehäuse­ bohrungen (8 15) gegenüberliegen.
5. Vollbelagscheibenbremse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bremsenteil B als Zusatz zur Betriebs­ bremsung des Bremsenteils A eingesetzt wird.
6. Vollbelagscheibenbremse, nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für Verzögerungs- und Gefällebremsungen bis zum vollen Betriebsmitteldruck ausschließlich der Brem­ senteil A beaufschlagt und bei während einer Verzögerungs- oder Gefällebremsung erforderlicher Gefahrbremsung zur Aus­ nutzung des vollen Reifenreibschlusses durch weiteres Durch­ treten der Fußbremsbetätigung der Bremsenteil B fußdruck­ abhängig mit beaufschlagt wird.
7. Vollbelagscheibenbremse, nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei mit hoher Betätigungsgeschwindigkeit durchgetretener Fußbremsbetätigung die Bremsenteile A und B von Beginn ab beaufschlagt werden.
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