DE69513192T2

DE69513192T2 - Scheibenbremsvorrichtung für fahrzeugräder

Info

Publication number: DE69513192T2
Application number: DE69513192T
Authority: DE
Inventors: Gilbert Beringer
Original assignee: R L BERINGER CHATELNEUF SA
Current assignee: R L BERINGER CHATELNEUF SA
Priority date: 1994-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2015-12-16
Also published as: EP0792422B1; EP0792422A1; DE69513192D1; FR2728321B1; FR2728321A1; ATE186380T1; WO1996018829A1

Description

Die Erfindung ist dem technischen Fachbereich der Bremssysteme für Motorräder zuzuordnen.
Bekanntermaßen muß für eine wirksame Bremsung die kinetische Energie des betreffenden Fahrzeugs in Form von Wärme abgeleitet werden können. In Anbetracht der Tatsache, daß sich die kinetische Energie proportional zur Gesamtmasse des Fahrzeugs multipliziert mit dem Quadrat der Geschwindigkeit verhält, ergibt sich, daß die Energie um so höher ist, je schwerer und schneller das Fahrzeug ist.
Wenn die Energie unter diesen Bedingungen beim Bremsen innerhalb einer sehr kurzen Zeit abgeleitet werden muß, müssen die Scheiben viel Wärme abführen und werden demnach sehr stark erhitzt. Die Leistungsgrenze der Bremsung hängt demnach von der maximalen Temperatur ab, die von den Scheiben toleriert werden kann.
Dieses Problem, Wärme sehr schnell ableiten zu können, tritt verstärkt bei aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen in Erscheinung, die im Motorradrennsport sehr oft auftreten.
Bislang wurde zur maximalen Wärmeableitung mit dem Ziel einer wirksamen Bremsung vorgeschlagen, den Durchmesser der Scheiben zu erhöhen. Dies gilt insbesondere für die gußeisernen Scheiben. Die Durchmessererhöhung hat jedoch Grenzen, die natürlich vom Durchmesser des Rades, aber auch vom Gewicht abhängen. Eine Gewichtserhöhung verringert nämlich die Leistungen des Fahrzeugs.
Der Gewichtsfaktor ist bei einem Motorrad noch viel wichtiger und gravierender, bei dem ein übermäßiges Gewicht - vor allem am Vorderrad - den Kreiseleffekt erheblich verstärken kann, so daß das Motorrad bei kurvenreichen Strecken immer weniger manövrierfähig wird.
Der Kreiseleffekt muß daher so gering wie möglich sein, was mit einer Erhöhung des Durchmessers und damit des Gewichts der Bremsscheiben nicht vereinbar ist. Dabei ist zu beachten, daß mit dem Durchmesser der Scheibe auch deren Dicke erhöht werden muß.
Bekannt sind auch Bremsvorrichtungen mit Kohlenstoffscheiben. Der Vorteil beim Kohlenstoff beruht darauf, daß es sich um ein Material handelt, das sehr hohe Temperaturen erreichen kann und sehr leicht ist. Der Nachteil einer Kohlenstoffscheibe liegt jedoch darin, daß sie unbedingt eine bestimmte Temperatur erreichen muß, weil die Bremsung ansonsten vollkommen wirkungslos ist.
Außerdem sind Kohlenstoffscheiben sehr kostspielig und haben nur eine kurze Lebensdauer.
Vorgeschlagen wurden auch Bremssysteme mit mehreren parallel angeordneten Scheiben, die aufeinandergestapelt sind, wie aus der Lehre des Patents EP 0398274 hervorgeht. Die in diesem Patent beschriebenen Vorrichtungen sind jedoch für das Bremsen eines Motorrades nicht anwendbar, da die Scheiben in einem Gehäuse eingeschlossen sind, so daß es beim Bremsen zu einem starken Wärmestau kommt. Diese Lösung kann für eine starke Bremsung während einer relativ langen Zeit in Frage kommen, ist jedoch völlig ungeeignet für kräftige, aufeinanderfolgende Bremsvorgänge, bei denen zwischen jeder Bremsung die Wärme abgeführt werden muß, um die Wirksamkeit der Bremsung nicht zu beeinträchtigen.
Aus dem Patent DE-A-21 65 817 ist ein Bremssystem bekannt, bei dem zwei parallele Scheiben verwendet werden, die geeignet sind, unter Einwirkung von kolbenabhängigen Klötzen einer Spannkraft ausgesetzt zu werden, wobei das gesamte System durch einen Bremssattel getragen wird. Eine der Scheiben ist mit einer Nabe fest verbunden, während die andere Scheibe in einer Translationsbewegung verschiebbar an dieser Nabe angebracht ist und dabei durch ein Rillensystem geführt wird. Diese Translationsführung der beweglichen Scheibe gegenüber der ortsfesten Scheibe erfordert viel Platz, so daß ein derartiges Bremssystem für ein Motorrad völlig ungeeignet ist.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, diesen Nachteilen auf einfache, sichere, wirksame und rationelle Weise abzuhelfen.
Da die durch eine Scheibe übertragene Bremsleistung von der mit der Luft in Kontakt stehenden Oberfläche abhängig ist, wird deutlich, daß zur Beibehaltung einer bestimmten Abstrahlungsfläche für die Ableitung der Kalorien in die Luft eine bestimmte Kontaktfläche der Scheibe mit der Luft bewahrt werden muß.
Von dieser Feststellung ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung zu realisieren, bei der Scheiben insbesondere aus Stahl oder Gußeisen zum Einsatz kommen, die die kinetische Energie in Form von Wärme auf wirksame Weise abzuleiten vermögen, wobei das Gewicht und vor allem der Kreiseleffekt - bei einer Anwendung der Vorrichtung auf ein Fahrzeug des Typs Motorrad - verringert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wurde eine Scheibenbremsvorrichtung eines Motorradrades geplant und entwickelt, das zumindest auf einer Radseite eine Nabe mit mindestens zwei parallelen Scheiben umfaßt, die jeweils zwischen zwei Klötzen oder Schuhen in einem gemeinsamen Bremssattel angebracht sind, wobei die Klötze oder Schuhe von Vorkehrungen des Sattels abhängig sind, um auf jede der Scheiben eine Spannkraft auszuüben.
In Anbetracht der Aufgabenstellung; wenig Platz zu benötigen und bei aufeinanderfolgenden starken Bremsvorgängen die Wärme rasch ableiten zu können, sind die Scheiben erfindungsgemäß beweglich auf Hülsen montiert, die umfangsseitig zwischen zwei Kränzen der Nabe angeordnet sind, wobei die Drehebene jeder Scheibe durch die beiden gegenüberliegenden Klötze oder Schuhe definiert wird, die für eine gleichbleibende Führung sorgen, wobei der gemeinsame Bremssattel in Form eines begrenzten Sektors nur einen Teil der gesamten Scheiben umschließt.
Zur Lösung der Aufgabenstellung, eine kompakte Vorrichtung zu erzielen, umfaßt der Bremssattel zwei seitliche Flansche, die in Verbindung mit einem Mittelteil angebracht sind, das mindestens ein zwischen zwei Scheiben angeordnetes Trenn- und Auflagestück aufweist.
In einer ersten Ausführungsform kann der Bremssattel ortsfest an einem bestimmten Teil des betreffenden Fahrzeugs angebracht werden. In diesem Fall weist jeder Flansch des Bremssattels mindestens einen Kolben auf, wobei der bzw. die Kolben der einander gegenüberliegenden Flansche koaxial und entgegengesetzt verlaufen und geeignet sind, auf die Klötze jeder Scheibe einzuwirken, deren Bewegung gegenüber dem ortsfesten mittleren Teil des Bremssattels die Abnutzung der Klötze kompensiert.
In einer anderen Ausführungsform kann der Bremssattel als Schwimmsattel angebracht sein. In diesem Fall weist einer der Flansche des Bremssattels mindestens einen Kolben auf, während der andere Flansch unmittelbar auf dem entsprechenden Klotz der betreffenden Scheibe aufliegt, wobei der bzw. die Kolben geeignet sind, auf die Klötze jeder Scheibe einzuwirken, deren Bewegung gegenüber dem ortsfesten mittleren Teil des Bremssattels die Abnutzung der Klötze kompensiert.
Daraus wird ersichtlich, daß die Scheiben unabhängig von der Montage des Bremssattels für den Verschleißausgleich der Bremsklötze verwendet werden, da sich die Scheiben mit zunehmendem Verschleiß der Klötze auf die von der Nabe getragenen Hülsen verlagern. Der Bremssattel, der einen begrenzten Sektor umschreibt, um nur einen geringen Teil des Scheibenumfangs einzuspannen, vermeidet jeglichen Wärmestau, da die Drehebene jeder Scheibe durch die beiden Klötze bzw. Schuhe definiert wird, die eine gleichbleibende Führung jeder der Scheiben gewährleisten.
Allgemein gesagt: wenn die Vorrichtung unter den genannten Bedingungen aus n Scheiben besteht, wobei n größer oder gleich 2 ist, weist der Bremssattel n-1 klötzetragende Mittelteile auf, wobei diese Teile geführt verschiebbar angebracht sind, um die Bremskraft auf die n Scheiben zu verteilen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert:
Die Abb. 1 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung bei einer Anwendung auf ein Motorrad.
Die Abb. 2 ist eine Längsschnittansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung im Falle einer Schwimmsattelbremse.
Die Abb. 3 ist eine der Abb. 2 entsprechende Seitenansicht.
Wie erwähnt findet die Bremsvorrichtung auf jeden Motorradtyp Anwendung. Die Abb. 1 zeigt eine derartige Anwendung der Vorrichtung, die bei jedem der Flansche des Rades (R) eines Motorrades streng symmetrisch ist.
Wie erwähnt, handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung um eine Scheibenbremse.
Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung eine Nabe (1), die in Verbindung mit Vorkehrungen des Rades und des Motorrades durch bekannte und - zweckdienliche Mittel befestigt ist. Die Montage der gesamten Bremsvorrichtung bei dem betreffenden Motorrad ist nicht Teil des spezifischen Gegenstandes der Erfindung und kann je nach der geplanten Anwendung verschiedene Ausführungsformen aufweisen, die jedem Fachmann begreiflich sind.
Die Nabe ist für die Aufnahme von mindestens zwei parallelen Scheiben (2) (3) angelegt, die jeweils zwischen zwei Klötzen (4) (5) und (6) (7) angebracht sind. Die Gesamtheit der Scheiben und Klötze ist in einem gemeinsamen Bremssattel (8) enthalten. Wie die Abb. 3 zeigt, hat der Bremssattel eine allgemein sektorartige Form, um nur einen Teil des Umfangs der Scheiben (2) und (3) einzuspannen.
Der Bremssattel (8) umfaßt zwei seitliche Flansche (8a) und (8b), die in Verbindung mit einem Mittelkörper (8c) angebracht sind. Der Körper (8c) besitzt einen Mittelschenkel (8c1), der als Trenn- und Auflagestück zwischen den beiden Scheiben (2) (3) angeordnet ist. Die Bremsklötze (4) (5) und (6) (7) sind jeweils an Elementen (9) (10) (11) (12) befestigt, die demontierbar mit Vorkehrungen des Bremssattels fest verbunden sind.
Im engeren Sinne wirken die tragenden Elemente (9) (11) der Bremsklötze (4) (7) mit nicht dargestellten Vorkehrungen der Flansche (8a) (8b) zusammen, während die tragenden Elemente (10) (12) mit nicht dargestellten Vorkehrungen des mittleren Auflagestücks (8c1) zusammenwirken. Die Befestigung der Bremsklötze an den entsprechenden Teilen des Bremssattels unter den genannten Bedingungen wird - nicht im Einzelnen beschrieben, da sie einem Fachmann sehr gut bekannt ist.
Der Bremssattel (8), insbesondere die Flansche (8a) und/oder (8b), weisen Betätigungseinrichtungen auf, die geeignet sind, die Klötze (4) (5) und (6) (7) einer Spannkraft an jeder der betreffenden Scheiben (2) (3) auszusetzen. Diese Einrichtungen können vorteilhafterweise aus Kolben (P) bestehen, die in Verbindung mit Dichtelementen (J) angebracht sind.
Jeder Flansch (8a) und/oder (8b) kann einen Kolben aufweisen, besitzt aber vorzugsweise mehrere Kolben. Die korrespondierenden Teile des Bremssattels sind entsprechend beschaffen, um die Zuleitung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit für die Betätigung der Kolben (P) zu ermöglichen.
Ausgehend von dieser grundlegenden Bauweise kann das Bremssattelsystem (8) gegenüber dem entsprechenden Teil des Fahrzeugs entweder als Festsattel oder als Schwimmsattel angebracht sein. Bei einem Festsattel besitzt jeder der Flansche (8a) (8b) einen oder mehrere Kolben (P). Der bzw. die Kolben der beiden gegenüberliegenden Flansche verlaufen koaxial und entgegengesetzt. Bei einem beweglichen Sattel dagegen weist z. B. nur der Flansch (8b) einen bzw. mehrere Kolben auf, während der Flansch (8a) nur einen Auflage- und Reaktionsteil gegenüber der von dem bzw. den Kolben des gegenüberliegenden Flansches ausgeübten Druckkraft aufweist.
Nach einem wichtigen Merkmal sind die Scheiben (2) und (3) an den Kränzen (1a) und (1b) der Nabe (1) schwimmend angebracht. Diese schwimmende Montage kann beispielsweise durch mehrere Hülsen (13) erfolgen, die von den kreisförmigen Kränzen (1a) und (1b) umfangsseitig getragen werden. Die gleiche Hülse wird von den beiden parallelen Kränzen (1a) und (1b) getragen. Unter diesen Bedingungen nimmt das Hülsensystem (13) die in geführter Gleitbewegung verschiebbaren Scheiben (2) und (3) auf, welche die Bremsbahn als solche bilden und die Möglichkeit haben, sich gegenseitig anzunähern. Jede Hülse (13) weist an den Enden Auflage- und Anschlagbünde (13a) (13b) und im Mittelteil Zwischenanschläge (13c) (13d) auf.
Daraus ergibt sich, daß die Scheiben (2) und (3) unter der von dem bzw. den Kolben (P) auf die entsprechenden Bremsklötze ausgeübten Druckkraft dazu neigen, sich in Richtung auf das mittlere Auflagestück (8c1) auf den Hülsen (13) zu verschieben, wodurch die Abnutzung der Klötze automatisch kompensiert wird. Im Laufe der Abnutzung der Bremsklötze verschieben sich die Scheiben auf den Hülsen (13), wodurch eine vollkommen ausgeglichene Bremsung bewahrt wird. Daneben wird deutlich, daß die Scheiben ständig von den Klötzen des Bremssattels geführt werden, die zusammen die Rotationsebene jeder Scheibe definieren.
Selbstverständlich können die Bremsbahnen (2) (3) durch Zerspanen oder Tiefziehen gefertigt werden und aus Lamellengrauguß bestehen, ohne dabei jedoch andere Werkstoffe auszuschließen.
Die Flansche (8a) (8b) und der Mittelkörper (8c) des Bremssattels sind durch beliebige bekannte und zweckdienliche Einrichtungen miteinander verbunden, insbesondere durch Schrauben (14).
Vorteilhafterweise, wie in Fig. 3 veranschaulicht ist, besitzt der Bremssattel (8) drei Kolbenreihen (P).
Man beachte, daß die Bremsvorrichtung mit zwei Scheiben im gleichen Bremssattel dargestellt ist. Es wird nicht ausgeschlossen, die Vorrichtung mit einer höheren, parallel angebrachten Scheibenzahl zu realisieren. In diesem Fall gilt generell Folgendes: wenn die Vorrichtung n Scheiben aufweist, wobei n größer oder gleich 2 ist, besitzt der Bremssattel (8) n-1 Mittelteile (8c), wobei diese Teile geführt beweglich so angebracht sind, daß die Bremskraft auf die n Scheiben verteilt wird.
Aus der Beschreibung gehen die Vorteile deutlich hervor. Insbesondere sind folgende Punkte hervorzuheben:
- durch die Erhöhung der Scheibenzahl beim gleichen Bremssattel kann deren Durchmesser und Dicke reduziert werden, wodurch das Gewicht vermindert und aufgrund der Scheibenzahl der Kreiseleffekt bei einem Motorrad spürbar verringert wird, was besonders bedeutsam ist,
- die erzielte Bremswirkung aufgrund der wirksamen Wärmeableitung, die von der Kontaktfläche mit der Luft abhängig ist, wodurch aufeinanderfolgende kräftige Bremsvorgänge möglich werden,
- die Anwendung der Vorrichtung auf alle Motorradtypen,
- die Verwendung der Bahnen der Scheiben der gleichen Vorrichtung zum automatischen Ausgleich der Bremsklotzabnutzung.

Claims

1. Scheibenbremsvorrichtung eines Motorrads mit - zumindest auf einer Seite eines Rades - einer Nabe (1) mit mindestens zwei parallelen Scheiben (2, 3), die jeweils zwischen zwei Klötzen oder Schuhen (4, 5, 6, 7) in einem gemeinsamen Bügel (8) angebracht sind, wobei die Klötze oder Schuhe (4, 5, 6, 7) von Vorkehrungen des Bügels (8) abhängig sind, um auf jede der Scheiben (2, 3) eine Spannkraft auszuüben, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (2, 3) beweglich auf Hülsen (13) montiert sind, die umfangsseitig zwischen zwei Kränzen (1a und 1b) der Nabe (1) angeordnet sind, wobei die Drehebene jeder Scheibe durch die beiden gegenüberliegenden Klötze oder Schuhe (4, 5, 6, 7) definiert wird, die für eine gleichbleibende Führung sorgen, wobei der gemeinsame Bügel (8) in Form eines begrenzten Sektors nur einen Teil der gesamten Scheiben (2, 3) umschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (8) zwei Seitenwände (8a) (8b) umfaßt, die in Verbindung mit einem Mittelteil (8c) angebracht sind, das mindestens ein zwischen zwei Scheiben (2) (3) angeordnetes Trenn- und Auflagestück (8c1) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (13) jeweils mit Einrichtungen (13a) (13b) (13c) (13d) versehen sind, die geeignet sind, die Translationsbewegung der Scheiben (2) (3) zu begrenzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klötze oder Schuhe (4) (5) (6) (7) in Verbindung mit Elementen (9) (10) (11) (12) befestigt sind, die die Seitenwände (8a) (8b) des Bügels und das Distanzstück des ortsfesten Mittelteils (8c) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (8) ortsfest ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenwand (8a) (8b) des Bügels (8) mindestens einen Kolben (P) aufweist, wobei der bzw. die Kolben der einander gegenüberliegenden Seitenwände koaxial und entgegengesetzt verlaufen und geeignet sind, auf die Klötze jeder Scheibe einzuwirken, deren Bewegung gegenüber dem ortsfesten mittleren Teil des Bügels die Abnutzung der Klötze kompensiert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (8) flottierend gelagert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Seitenwände (8b) des Bügels (8) mindestens einen Kolben (P) aufweist und die andere Seitenwand unmittelbar auf dem entsprechenden Klotz der betreffenden Scheibe (2) aufliegt, wobei der bzw. die Kolben geeignet sind, auf die Klötze jeder Scheibe einzuwirken, deren Bewegung gegenüber dem ortsfesten mittleren Teil des Bügels die Abnutzung der Klötze kompensiert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei n Scheiben (wobei n größer oder gleich 2 ist) der Bügel n-1 die Klötze tragende Mittelteile (8c) aufweist, wobei diese Teile geführt beweglich so angebracht sind, daß die Bremskraft auf die n Scheiben verteilt wird.