WO2016066405A1 - Scheibenbremse für ein nutzfahrzeug - Google Patents

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Matthias Klingner
Tobias Fischl
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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    • F16D2125/64—Levers

Definitions

  • the invention relates to a disc brake for a commercial vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Generic, pneumatically or electromechanically actuated disc brakes have a vehicle-side brake disc cross-caliper, in which a Zuspann nails is arranged, can be pressed with the arranged on a brake on both sides in the brake caliper brake pads to the brake disc.
  • the application device comprises, for example, a bridge, in which at least one brake piston is mounted, which rests against an associated brake pad, wherein the bridge is displaceable in the direction of the brake disc.
  • the brake plunger is supported directly on the brake lever.
  • the brake lever is pivoted with displacement of the bridge via a brake cylinder with a connected plunger which acts on the brake lever.
  • the brake lever is formed at the end remote from the plunger attack as an eccentric, which is supported on the one hand on the bridge and on the other hand on the inside of the associated wall of the caliper, which forms a saddle head in this area.
  • the displacement of the bridge when pivoting the brake lever corresponds to the Exzenterhub.
  • the position or support of the brake lever on the saddle head is designed as a rolling or sliding bearing, for this purpose a circular cross-section groove is provided in which either an eccentric portion of the brake lever rests with the same radius of curvature or Wälzrolle, as a separate part or as a molded bead may be present of the brake lever.
  • the eccentricity is achieved by the different positions of the pivot axes of the eccentric on the one hand and the Wälzrolle on the other.
  • the mentioned gutter in the saddle head can only be produced with considerable production effort, the roughly coarse form being cast in a generic caliper made of cast iron, in order to be further processed subsequently.
  • the invention has for its object to further develop a disc brake of the generic type so that it is easier and cheaper to produce.
  • the new disc brake offers obvious advantages.
  • the holding elements by means of which the bearing blocks are fastened to the caliper, are molded during casting, in particular as pins, with a round, non-round or polygonal cross-section and deformed during placement of the respective bearing block in the form of a compression, to form a head, for example which engages behind an adapted, undercut opening of the bearing block.
  • an opening is used, which is present on the side facing the brake disc in the brake caliper, via which the application device is used.
  • a pressing tool is used, which is inserted into said opening and presses the respective bearing block against the retaining element, that this deformed.
  • the molded-on holding element can also be present with a certain oversize in relation to the associated bore of the bearing block so that a frictional connection results after pressing, by means of which the bearing block is likewise held securely on the brake caliper.
  • the bearing block is integrally connected to the holding elements, for which purpose it is pressed over the pressing tool to a certain depth.
  • the integrally formed holding elements in the form of pins or pins, have a considerable oversize relative to the openings in the bearing block, so that such high stresses arise at the contact points that the components enter into a material-locking connection, which is also known as cold-pressure welding ,
  • the position accuracy required for the pressing is ensured by the fact that the raw contour surface of the caliper as a contact surface represents a workpiece zero point for a machining of the bearing block.
  • the bearing block can be manufactured differently, for example by forging, sintering or casting.
  • a processing of the channel, which is transverse to the pivoting direction of the caliper, is made with low manufacturing costs outside of the caliper.
  • the bearing block is assigned a plurality of pins integrally formed on the brake caliper, at least two, whereby an accurate, torsion-proof positioning of the bearing block is achieved.
  • the dimensioning of the channel is, as in the prior art, either to adapt to a rolling bearing or Wälzrolle to be used, wherein the eccentric, which may consist of two eccentric elements, between which a lever arm of the brake lever is arranged net, in Area of his investment in the rolling bearing is also circular arc-shaped, as opposed to the then applied to the bridge Wälzrolle.
  • FIG. 1 shows a brake caliper according to the invention in a schematic perspective view
  • Figure 2 shows a bearing block as a detail before assembly
  • Figure 3 shows a cross section through the caliper with mounted bearing block, also in a perspective view
  • Figure 4 shows a partial section of the caliper with bearing block before its assembly in a sectional side view
  • caliper 1 shows a caliper 1 of a disc brake for a commercial vehicle, which has a receiving chamber 3 for an application device, which is bounded on the rear by a saddle head 2 of the caliper 1, on its inner side facing the receiving space 3 inside holding elements in the form of pins 4 are formed, which are arranged at a distance to each other.
  • a bearing block 5 as can be seen in the figure 2 as a detail, material, form or frictionally connected to the caliper 1.
  • This bearing block 5 has a circular arc-shaped groove 6, in which, for example, as an intermediate element, a rolling bearing can be positioned, which is in operative connection with a brake lever as part of the application device.
  • the bearing block 5 serves as an abutment on which the brake lever is indirectly supported, wherein the channel 6 extends transversely to a pivoting direction of the brake lever when it is actuated.
  • the caliper 1 which is otherwise made of cast iron, is shown in a cross section with the bearing bracket 5 mounted.
  • the bearing block 5 is on its side facing the pin 4 an opening 7, into which the pin 4 protrudes, wherein the pin 4 is formed by pressing the end to a head 8, the frictionally rests against the wall of the opening 7.
  • the pin 4 is greater in its length than the depth of the opening. 7
  • the bearing block 5 is shown quasi floating before assembly. It can also be seen that the opening 7 is smaller in its depth than the length of the pin 4. In each case, the side of the bearing block 5 opposite the groove 6 is supported on the saddle head 2, so that a total of one fixed, the occurring loads fully consistent bond between the bearing block 5 and the caliper 1 is made.

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Abstract

Eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe übergreifenden, aus Gusseisen bestehenden Bremssattel (1), in dem eine Zuspanneinrichtung angeordnet ist, die einen schwenkbaren Bremshebel sowie eine, mindestens einen Bremsstempel tragende, bezogen auf die Bremsscheibe axial verschiebbares Element, insbesondere eine Brücke aufweist, wobei der Bremshebel an einem Ende als Exzenter ausgebildet ist, der sich einerseits an dem Element und andererseits, direkt oder über ein Zwischenelement an mindestens einem, ein Widerlager bildenden und mit dem Bremssattel (1) verbundenen Lagerbock (5) abstützt, ist so ausgebildet, dass der Lagerbock (5) mittels mindestens einem, an der Innenseite des Bremssattels (1) angeformten Halteelement stoff-, form- oder reibschlüssig befestigt ist.

Description

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Gattungsgemäße, pneumatisch oder elektromechanisch betätigbare Scheibenbremsen weisen einen eine fahrzeugseitige Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel auf, in dem eine Zuspanneinrichtung angeordnet ist, mit der bei einer Bremsung beidseitig im Bremssattel angeordnete Bremsbeläge an die Bremsscheibe pressbar sind.
Hierzu umfasst die Zuspanneinrichtung beispielsweise eine Brücke, in der mindestens ein Bremsstempel gelagert ist, der an einem zugeordneten Bremsbelag anliegt, wobei die Brücke in Richtung der Bremsscheibe verschiebbar ist. Bei einer anderen Konstruktion stützt sich der Bremsstempel direkt am Bremshebel ab.
Bei einer Bremsung wird über einen Bremszylinder mit angeschlossenem Stößel, der am Bremshebel angreift, der Bremshebel unter Verschiebung der Brü- cke verschwenkt.
Dazu ist der Bremshebel an dem dem Stößelangriff abgewandten Ende als Exzenter ausgebildet, der sich einerseits an der Brücke und andererseits an der der Innenseite zugeordneten Wand des Bremssattels, der in diesem Bereich einen Sattelkopf bildet, abstützt. Damit entspricht der Verschiebeweg der Brücke bei Verschwenkung des Bremshebels dem Exzenterhub.
Die Lage bzw. Abstützung des Bremshebels am Sattelkopf ist als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet, wobei hierzu eine im Querschnitt kreisbogenförmige Rinne vorgesehen ist, in der entweder ein Exzenterabschnitt des Bremshebels mit gleichem Krümmungsradius einliegt oder eine Wälzrolle, die als separates Teil oder als angeformter Wulst des Bremshebels vorliegen kann. Die Exzentrität wird durch die unterschiedlichen Lagen der Schwenkachsen des Exzenters einerseits und der Wälzrolle andererseits erreicht.
Die erwähnte Rinne im Sattelkopf ist jedoch nur mit einem erheblichen Ferti- gungsaufwand herstellbar, wobei die sozusagen Grobform bei einem gattungsgemäßen Bremssattel, der aus Gusseisen hergestellt ist, mit angegossen wird, um anschließend weiterbearbeitet zu werden.
Um die Bearbeitungszeiten zu reduzieren, aber auch um eine Bearbeitungsöff- nung im Bremssattel zu vermeiden, durch die ein Bearbeitungswerkzeug eingeführt werden kann und die letztendlich eine Schwächung des Bremssattels insgesamt mit sich bringt, wird in der DE 10 2012 006 096 A1 der Einsatz von Lagerböcken als bremssattelseitige Widerlager vorgeschlagen, die durch Schrauben mit dem Bremssattel verbunden sind.
Prinzipiell hat sich diese Konstruktion bewährt. Jedoch gehen insbesondere aufgrund der als Serienprodukte gefertigten Scheibenbremsen Forderungen dahin deren Herstellung einfacher und kostengünstiger zu gestalten, wobei konkret die Anbindung der Lagerböcke mit Schrauben am Bremssattel verein- facht werden soll.
Da das Einbringen von Bohrungen in den Bremssattel, entweder als Durchgangsbohrungen oder Gewindebohrungen, relativ aufwändig ist, mit den entsprechenden Kosten, wozu auch notwendige Dichtungsmaßnahmen zählen, durch die ein Schutz des Innenraums des Bremssattels im Bereich der Schraubendurchgänge geschaffen wird, ist gerade diesbezüglich eine Verbesserung angesagt, die letztendlich zu einer Kostenminimierung führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungs- gemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass sie einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gegenüber dem Stand der Technik bietet die neue Scheibenbremse erkennbar deutliche Vorteile. Zunächst einmal ist diesbezüglich zu erwähnen, dass prinzipiell keine Bearbeitung des Bremssattels erforderlich ist, das Widerlager zu schaffen, an dem sich der Bremshebel abstützt. Hierzu zählt zu allererst die Bereitstellung von Lagerböcken, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, aber ebenso die erfindungsgemäße Befestigung der Lagerböcke am Bremssattel.
Die Halteelemente, mittels derer die Lagerböcke am Bremssattel befestigt sind, werden beim Gießen mit angeformt, insbesondere als Stifte, mit einem runden, unrunden oder mehreckigen Querschnitt und beim Aufsetzen des jeweiligen Lagerbocks im Sinne eines Stauchens verformt, unter Ausbildung eines bei- spielsweise Kopfes, der eine daran angepasste, hinterschnittene Öffnung des Lagerbocks hintergreift.
Zum Einbringen des Lagerbocks wird eine Öffnung genutzt, die auf der der Bremsscheibe zugewandten Seite im Bremssattel vorhanden ist, über die die Zuspanneinrichtung eingesetzt wird.
Dabei kommt ein Presswerkzeug zum Einsatz, das in die besagte Öffnung eingeführt wird und den jeweiligen Lagerbock so gegen das Halteelement drückt, dass sich dies verformt.
Alternativ kann das angeformte Halteelement im Querschnitt auch mit einem gewissen Übermaß gegenüber der zugeordneten Bohrung des Lagerbocks vorliegen, so dass sich nach einem Verpressen ein Reibschluss ergibt, durch den der Lagerbock gleichfalls sicher am Bremssattel gehalten wird.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird der Lagerbock stoffschlüssig mit den Halteelementen verbunden, wozu er über das Presswerkzeug auf ein bestimmtes Tiefenmaß gepresst wird. Die angeformten Halteelemente, in Form von Stiften oder Zapfen weisen dabei ein erhebliches Übermaß gegen- über den Öffnungen im Lagerbock auf, so dass an den Kontaktstellen derart große Spannungen entstehen, dass die Bauteile eine stoffschlüssige Verbindung eingehen, was auch als Kaltpress-Schweißen bekannt ist.
Im Übrigen wird die für das Verpressen erforderliche Positionsgenauigkeit dadurch gewährleistet, dass die Rohkonturfläche des Bremssattels als Anlagefläche einen Werkstück-Nullpunkt für eine spanende Bearbeitung des Lagerbocks darstellt. Der Lagerbock kann unterschiedlich hergestellt sein, beispielswiese durch Schmieden, Sintern oder Gießen. Eine Bearbeitung der Rinne, die quer zur Schwenkrichtung des Bremssattels verläuft, wird mit geringen Fertigungskosten außerhalb des Bremssattels vorgenommen.
Bevorzugt sind nach einem weiteren Gedanken der Erfindung dem Lagerbock mehrere an den Bremssattel angeformte Stifte zugeordnet, zumindest zwei, wodurch eine genaue, verdrehsichere Positionierung des Lagerbocks erreicht wird.
Die Dimensionierung der Rinne, insbesondere deren Krümmungsradius, ist, wie beim Stand der Technik, entweder an ein einzusetzendes Wälzlager oder eine Wälzrolle anzupassen, wobei der Exzenter, der aus zwei Exzenterelementen bestehen kann, zwischen denen ein Hebelarm des Bremshebels angeord- net ist, im Bereich seiner Anlage am Wälzlager ebenso kreisbogenförmig ausgebildet ist, wie gegenüberliegend die dann an der Brücke anliegende Wälzrolle.
Wie bereits zum Stand der Technik beschrieben, sind auch Konstruktionen be- kannt, bei denen der Exzenter mit der Wälzlagerung an der Brücke und die Wälzrolle, ob angeformt oder als separates Teil in diesem Fall am Lagerbock oder an den Lagerböcken anliegt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Bremssattel in einer schematischen perspektivischen Ansicht Figur 2 einen Lagerbock als Einzelheit vor einer Montage
Figur 3 einen Querschnitt durch den Bremssattel mit montiertem Lagerbock, gleichfalls in perspektivischer Ansicht Figur 4 einen Teilausschnitt des Bremssattels mit Lagerbock vor dessen Montage in einer geschnittenen Seitenansicht
Figur 5 einen vergrößerten Teilausschnitt des montierten Lagerbocks,
gleichfalls in einer geschnittenen Seitenansicht.
In der Figur 1 ist ein Bremssattel 1 einer Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug dargestellt, der eine Aufnahmekammer 3 für eine Zuspanneinrichtung aufweist, die rückseitig durch einen Sattelkopf 2 des Bremssattels 1 begrenzt ist, an des- sen dem Aufnahmeraum 3 zugewandten Innenseite Halteelemente in Form von Stiften 4 angeformt sind, die abständig zueinander angeordnet sind.
Mittels dieser Stifte 4 ist, gemäß der Erfindung, ein Lagerbock 5, wie er in der Figur 2 als Einzelheit erkennbar ist, stoff-, form- oder reibschlüssig mit dem Bremssattel 1 verbunden.
Dieser Lagerbock 5 weist eine im Querschnitt kreisbogenförmige Rinne 6 auf, in der beispielsweise als Zwischenelement ein Wälzlager positioniert werden kann, das in Wirkverbindung mit einem Bremshebel steht als Bestandteil der Zuspanneinrichtung. Dabei dient der Lagerbock 5 als Widerlager, an dem sich der Bremshebel mittelbar abstützt, wobei sich die Rinne 6 quer zu einer Schwenkrichtung des Bremshebels erstreckt, wenn dieser betätigt wird.
In der Figur 3 ist der Bremssattel 1 , der im Übrigen aus Gusseisen besteht, in einem Querschnitt abgebildet mit montiertem Lagerbock 5. In dieser Figur, aber auch in der Figur 5 ist zu erkennen, dass der Lagerbock 5 auf seiner dem Stift 4 zugewandten Seite eine Öffnung 7 aufweist, in die der Stift 4 ragt, wobei durch Verpressen der Stift 4 endseitig zu einem Kopf 8 geformt ist, der reibschlüssig an der Wandung der Öffnung 7 anliegt. Hierzu ist der Stift 4 in seiner Länge größer als die Tiefe der Öffnung 7.
In der Figur 4 ist der Lagerbock 5 vor einer Montage quasi schwebend dargestellt. Darin ist auch zu erkennen, dass die Öffnung 7 in ihrer Tiefe kleiner ist als die Länge des Stiftes 4. In jedem Fall stützt sich die der Rinne 6 gegenüber- liegende Seite des Lagerbocks 5 am Sattelkopf 2 ab, so dass insgesamt ein fester, den auftretenden Belastungen vollumfänglich standhaltender Verbund zwischen dem Lagerbock 5 und dem Bremssattel 1 hergestellt ist.

Claims

Ansprüche
1 . Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einem eine Bremsscheibe
übergreifenden, aus Gusseisen bestehenden Bremssattel (1 ), in dem eine Zuspanneinrichtung angeordnet ist, die einen schwenkbaren Bremshebel sowie eine, mindestens einen Bremsstempel tragende, bezogen auf die Bremsscheibe axial verschiebbares Element, insbesondere eine Brücke aufweist, wobei der Bremshebel an einem Ende als Exzenter ausgebildet ist, der sich einerseits an dem Element und andererseits, direkt oder über ein Zwischenelement an mindestens einem, ein Widerlager bildenden und mit dem Bremssattel (1 ) verbundenen Lagerbock (5) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (5) mittels mindestens einem, an der Innenseite des Bremssattels (1 ) angeformten Halteelement stoff-, form- oder reibschlüssig befestigt ist.
2. Scheibenbremse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Halteelement als Stift (4) ausgebildet ist, der in einen Aufnahmeraum (3) des Bremssattels (1 ) ragt.
3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise zwei, abständig zueinander angeordnete Stifte (4) angeformt sind.
4. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stift (4) in eine Öffnung (8) auf der der Innenseite des Bremssattels (1 ) zugewandten Seite des Lagerbocks (5) ragt.
5. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (7) in ihrer Tiefe kleiner ist als die Länge des zugeordneten Stiftes (4).
6. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (4) einen durch Anpressen des Lagerbocks (5) verformten Kopf (8) aufweist, der reibschlüssig an der Wandung der Öffnung (7) anliegt.
7. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (4) und der Lagerbock (5) durch Kaltpress-Schweißen miteinander verbunden sind.
8. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (8) formschlüssig eine Hinterschneidung der Öffnung (7) hintergreift.
9. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einer Rinne (6) des Lagerbocks (5) abgewandte Rückseite des Lagerbocks (5) formgenau an der zugeordneten Innenseite des Bremssattels (1 ) anliegt.
10. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (5) als Guss-, Schmiede- oder Sinterteil ausgebildet ist.
1 1 . Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (4) im Querschnitt rund, unrund oder eckig ist.
12. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsabmaß des Stiftes (4) zur Erzeugung eines Presssitzes größer ist als das zugeordnete lichte Abmaß der Öffnung (7).
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