DE102011118313B4

DE102011118313B4 - Scheibenbremse, insbesondere für nutzfahrzeuge, sowie bremsbelag und druckplatte als separate bauteile für eine solche scheibenbremse

Info

Publication number: DE102011118313B4
Application number: DE102011118313A
Authority: DE
Inventors: Hellmut Jäger
Original assignee: Wabco Radbremsen GmbH
Current assignee: Wabco Radbremsen GmbH
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2031-11-12
Also published as: WO2013068120A1; CN103975174A; EP2776732A1; DE102011118313A1; US20140311836A1; US9291226B2

Abstract

Scheibenbremse, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit einem Bremsbelag (18), einer Zuspanneinrichtung zum Drücken des Bremsbelags gegen eine Bremsscheibe, einer Druckplatte (20), über die die Zuspanneinrichtung beim Bremsen den Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt, einer Schrägführung (38, 40), die die Druckplatte beim Bremsen entlang einer schräg zur Bremsenachse liegenden Bahn führt, und einem Vorsprung (46, 52) an der Druckplatte (20) und einer Ausnehmung (44, 54) an dem Bremsbelag (18), die in montiertem Zustand den Vorsprung aufnimmt, wobei die Tiefe der Ausnehmung (44, 54) mindestens der Dicke einer Rückenplatte (48) des Bremsbelags (18) entspricht und der Vorsprung (46, 52) im radial innen liegenden Bereich der Druckplatte (20) und/oder die Ausnehmung (44, 54) im radial innen liegenden Bereich des Bremsbelags (18) liegt/liegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit einem Bremsbelag, einer Zuspanneinrichtung zum Drücken des Bremsbelags gegen eine Bremsscheibe, einer Druckplatte, über die die Zuspanneinrichtung beim Bremsen den Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt, und einer Schrägführung, die die Druckplatte beim Bremsen entlang einer schräg zur Bremsenachse liegenden Bahn führt.
Scheibenbremsen der eingangs genannten Art sind bekannt, beispielsweise aus der EP 1 637 759 A1 .
Derartige Bremsen sind beispielsweise pneumatisch und/oder elektromechanisch betätigbar. Dabei wird über eine relativ kleine Angriffsfläche der im Bremssattel angeordneten Zuspanneinrichtung über wenigstens eine Druckspindeleinrichtung eine große Kraftkomponente senkrecht zur Bremsscheibenebene auf einen großflächigen, aus einer Belagträgerplatte (Rückenplatte) und einem daran befestigten, beim Bremsen die Bremsscheibe kontaktierenden Reibbelag bestehenden Bremsbelag eingeleitet.
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit (z. B. Gewicht, Material) und der engen Platzverhältnisse (Einbauräume) ist die Rückenplatte nicht übermäßig dick und biegesteif ausgeführt. Daher wird bei erfindungsgemäßen Bremsen zwischen der Zuspanneinrichtung und der Rückenplatte eine Druckplatte bzw. Druckverteilerplatte eingesetzt. Diese Druckplatte ist entsprechend biegesteif ausgelegt, damit sie über ihre sich annähernd über die Fläche der Rückenplatte erstreckende Kontaktfläche dafür sorgt, daß der Bremsbelag möglichst gleichmäßig und deformationsfrei gegen die Bremsscheibe gedrückt wird.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Bremsen, bei denen sowohl der Bremsbelag als auch die Druckplatte separate Bauteile darstellen und radial über eine Bremssattelöffnung in die Bremse eingebaut bzw. ausgebaut werden. Dies erfolgt bei Neubestückung, im Servicefall bei einer Bremseninspektion und bei einem Druckplatten- und/oder Bremsbelagwechsel.
Die beiden genannten Bauteile Bremsbelag und Druckplatte werden beispielsweise zuspannseitig in einem ortsfesten Bremsenträger und/oder im Bremssattel in Schachtführungen seitlich und/oder radial einwärts auf möglichst großflächigen Kontaktflächen geführt und/oder von diesen Flächen abgestützt. Dabei können die beidseitigen Begrenzungen für den Bremsbelag von Abstützhörnern gebildet sein.
Radial wird der Bremsbelag dabei oft auf Kontaktflächen geführt, die auf Ansätzen bzw. auf einem Verbindungsjoch zwischen den Abstützhörnern liegen. Hingegen kann es erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen sein, daß die Druckplatte nur radial auf diesen Kontaktflächen geführt ist, wobei sie zusätzlich über einen tiefer liegenden Ansatz (Verdrehsicherung) in eine Nut des Bremsenträgers oder des Bremssattel führend eingreift, weshalb eine Zwangsführung vorliegt. Die Druckplatte ist bei dieser Ausgestaltung also „eingehängt”. Insgesamt liegt ein im wesentlichen U-förmiger Schacht vor.
Zur Realisierung der Schrägführung der Druckplatte kann vorgesehen sein, daß die oben erwähnte Nut bei bevorzugter Drehrichtung der Bremsscheibe in Vorwärtsfahrt immer radial annähernd in der diesseitigen Kontaktfläche auf der Bremsscheibeneinlaufseite liegt, wobei die Nut zusätzlich zum Scheibeneinlauf unter einem Winkel angestellt ist. Somit liegt eine Schrägnut vor, die der Druckplattenführung dient. Die Größe des einschlägigen Winkels ist abhängig vom Einsatzfall.
Beim Bremsen erfolgt damit zwangsläufig eine gegenläufige Relativbewegung des zuspannseitigen Bremsbelags einerseits und der Druckplatte andererseits. Dies dient zur Stabilisierung und Vergleichmäßigung des Belagverschleißes. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Scheibenbremsen, bei denen zur Vermeidung von Klappergeräuschen und als Sicherung gegen Herausfallen aus der Bremse die Bremsbeläge und die Druckplatte mittels Niederhaltefedern und einem Niederhalter in der erforderlichen Position verspannt werden.
Bei Scheibenbremsen ab einer gewissen Größe, insbesondere bei Nutzfahrzeugscheibenbremsen, ist es je nach Einsatzfall erforderlich, Bremsbeläge unterschiedlicher Belagqualität bzw. unterschiedlicher Dimensionierungen zu verwenden. Dies trifft dann auch für die Druckplatte zu.
Durch diese unterschiedlichen Ausgestaltungen sind Verwechselungen sowohl hinsichtlich der Zuordnung als auch beim Teileeinbau nicht auszuschließen. So kann es vorkommen, daß im Servicefall (Belagwechsel) Bremsbeläge mit beispielsweise geringfügig abweichenden Abmessungen in Bezug auf die vorhandenen Belagschächte eingesetzt werden oder Einbaupositionen oder Einbauseiten verwechselt werden. Ebenfalls sind Fälle bekannt, wo Serviceintervalle nicht beachtet wurden und dann durch Unterschreitung der zulässigen Restbelag-/Bremsscheibenstärke der Bremsbelag in den Freiraum zwischen der Bremsscheibe und der Schachtführung gerissen wurde.
Die JP 10-184744 A zeigt in den 9 und 10 einen mit einer Beilagscheibe kombinierten Bremsbelag. Die Beilagscheibe weist Klauen zur Kopplung der Beilagscheibe mit dem Bremsbelag auf. Die Klauen hintergreifen die Rückenplatte des Bremsbelages. Sie liegen im radial inneren scheibeneinlauf- bzw. scheibenauslaufseitigen Bereich der Beilagscheibe. Die Beilagscheibe und der Bremsbelag sind mit Klotzstiften in Radial- und Umfangsrichtung gehalten.
Die JP 2008-095832 A zeigt ebenfalls einen Bremsbelag mit einer Beilagscheibe. Die Beilagscheibe weist radial innen und außen jeweils auf der Scheibeneinlauf- und der Scheibenauslaufseite Arme auf, die in montiertem Zustand in entsprechenden Nuten auf dem Außenrand der Rückenplatte des Bremsbelags zu liegen kommen. Zur Kopplung der Beilagscheibe mit dem Bremsbelag in Radial- und Umfangsrichtung dienen im scheibeneinlauf- und im scheibenauslaufseitigen Bereich liegende Stifte an der Rückenplatte des Bremsbelags, die in montiertem Zustand in entsprechende Ausnehmungen der Beilagscheibe eingreifen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Scheibenbremsen zu vereinfachen und zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einer Scheibenbremse nach Anspruch 1 gelöst.
Mit anderen Worten weist bei der erfindungsgemäßen Scheibenbremse der Bremsbelag eine Ausnehmung/Aussparung auf, in die der Vorsprung der Druckplatte eintaucht. Damit liegt eine Kodierung vor. Sie geht insbesondere von der Druckplatte aus. Die Druckplatte paßt dadurch nur mit dem zugehörigen Bremsbelag zusammen.
Erfindungsgemäß entspricht die Tiefe der Ausnehmung mindestens der Dicke einer Rückenplatte des Bremsbelags. Wird bei Unterschreitung der zulässigen Restbelag-/Bremsscheibenstärke der Bremsbelag weiter verschoben, so umgreift er dadurch dennoch den Vorsprung und „hängt” sich je nach Lage und Scheibendrehrichtung so daran auf, daß er nicht in den Freiraum zwischen Bremsscheibe und Schachtführung gerissen werden kann.
Erfindungsgemäß liegt der Vorsprung im radial innen liegenden Bereich der Druckplatte und/oder liegt die Ausnehmung im radial innen liegenden Bereich des Bremsbelags.
Weil bei beispielsweise eingebauter Druckplatte der Bremsbelag direkt radial eingesetzt wird und mit der Ausnehmung den Vorsprung nicht unbedingt allseitig umgreifen muß, sind keine Axialbewegungen des Bremsbelags bezüglich der Druckplatte erforderlich, um die beiden Bauteile miteinander in Kontaktanlage zu verbringen. Dies trifft nicht nur für die Montage, sondern auch für die Demontage zu.
Darüber hinaus geht wegen dieses Merkmals durch die Ausnehmung nur ein vernachlässigbarer Reibflächenanteil verloren. Ferner liegen der Vorsprung und die Ausnehmung in einem annähernd „kraftneutralen” Bereich. Läge demgegenüber der Vorsprung oder die Ausnehmung annähernd im Mittenbereich der Druckplatte bzw. des Bremsbelages, so läge er bzw. sie im Krafteinleitungszentrum, wo beispielsweise eine Druckspindel die Bremskraft einleitet. Damit könnte es zu Materialspannungen und/oder Materialrissen kommen. Darüber hinaus läge die oben genannte nachteilige Formschlüssigkeit vor, die einen Einbau erschwert.
Die mittige Anordnung des Vorsprungs trägt zur Vereinfachung des Gesamtaufbaus bei.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Spiel zwischen einer Seitenbegrenzung des Vorsprungs und der zugehörigen Innenbegrenzung der Ausnehmung vorgesehen. Dadurch ist die Relativverschieblichkeit des Bremsbelags einerseits und der Druckplatte andererseits zueinander in Richtung parallel zur Bremsscheibenebene sichergestellt. Dabei ist insbesondere vorgesehen, daß wegen der Schrägführung der Druckplatte über den gesamten Belag- und Scheibenverschleißweg die Breite der Ausnehmung ausreichend groß ist, damit es über den gesamten Verschiebeweg zu keiner „Kontaktkollision” kommen kann. Mit anderen Worten liegt ein seitliches Funktionsspiel in der Ausnehmung vor.
Der Vorsprung ist erfindungsgemäß weiter bevorzugt einstückig mit der Druckplatte ausgebildet. Dadurch ist die Teilezahl reduziert. Ferner ist der Einbau/Ausbau besonders einfach.
Schließlich ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt vorgesehen, daß die Druckplatte ein separates Bauteil ist.
Dadurch, daß die Kodierung unter Einbeziehung der Druckplatte und des Bremsbelages erfolgt, sind keine Zusatzarbeiten bzw. Sonderanpassungen am Bremssattel und/oder am Bremsenträger erforderlich. Dies trägt erheblich zur Wirtschaftlichkeit bei.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Kodierung keine Ausnehmung in Form einer Durchgangsöffnung bedingt. Vielmehr kann die Ausnehmung auch die Form einer Vertiefung (Sackloch) haben. Sie muß auch nicht allseitig von Seitenwänden begrenzt sein. Vielmehr können die Seitenwände auch ein „U” bilden.
Neben der oben im einzelnen beschriebenen Bremse schafft die Erfindung auch einen Bremsbelag und eine Druckplatte als separate Bauteile für eine solche Scheibenbremse nach Anspruch 5.
Im folgenden ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine schematische Draufsicht auf eine Scheibenbremse nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1,
3 eine zuspannseitige Teilansicht der Bremse nach 1,
4 die Druckplatte der Bremse nach 1 sowie deren Führung im Bremsenteil,
5 eine vergrößerte Ansicht des mit „V” bezeichneten Teils der Bremse in 2,
6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 5,
7 schematisch eine Druckplatte nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 die Druckplatte nach 7 mit dem davorliegenden zugehörigen Bremsbelag und
9 die gleiche Ansicht wie 2, jedoch mit der Druckplatte und dem Bremsbelag nach den 7 bzw. 8.
Zu der in der Zeichnung dargestellten Scheibenbremse nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gehören ein Sattel 10, bei dem es sich um einen Gleitsattel handelt und der eine radiale Öffnung 12 aufweist, ein Bremsenträger 14, ein felgenseitiger Bremsbelag 16, ein zuspannseitiger Bremsbelag 18, eine Druckplatte 20, Niederhaltefedern 22, 24, 26 für die Bremsbeläge 16 und 18 bzw. für die Druckplatte 20 und ein als Niederhalter dienender Niederhaltebügel 28 für die Niederhaltefedern 22, 24 und 26.
Innerhalb des in 1 unteren Teils des Bremssattels 10 liegt eine hier nicht dargestellte Zuspanneinrichtung zum Zuspannen der Bremse. Beim Bremsen drückt sie gegen die Druckplatte 20, die ihrerseits den Bremsbelag 18 gegen eine in der Zeichnung nicht dargestellte Bremsscheibe drückt. Die Bremsscheibenebene B ist gestrichelt dargestellt. Die dabei auftretende Reaktionskraft verschiebt den Bremssattel 10 in 1 nach unten, wodurch auch der Bremsbelag 16 gegen die Bremsscheibe gedrückt wird. Zu der Zuspanneinrichtung gehört eine ebenfalls nicht in der Zeichnung dargestellte Druckspindeleinrichtung, mittels derer die Bremse zum Ausgleich von Verschleiß nachgestellt werden kann. Die bevorzugte Drehrichtung der Bremsscheibe bei Vorwärtsfahrt ist durch einen Pfeil D angedeutet.
Die Bremsbeläge 16, 18 und die Druckplatte 20 sind in Schachtführungen des Bremssattels 10 und/oder des Bremsenträgers 14 geführt und/oder abgestützt. Sie sind durch die Öffnung 12 hindurch montierbar/demontierbar.
2 zeigt den zuspannseitigen Bremsbelag 18 mit der dahinterliegenden Druckplatte 20 (gestrichelte Weiselinie), die beide innerhalb einer im Wesentlichen U-förmigen Schachtführung liegen.
3 zeigt ein Bremsenteil mit den Führungen für die Druckplatte 20 und den davorliegenden Bremsbelag 18 von der Zuspannseite her gesehen.
Zu den Schachtführungen gehören Anlagen 30, 32, die in Umfangsrichtung wirken, und Auflagen 34, 36, die in Radialrichtung wirken, immer bezogen auf die Bremsenachse A.
Radial innen weist die Druckplatte 20 einen Führungsvorsprung 38 auf, der in einer Führungsnut 40 im Bremsenträger 24 geführt ist. Die Führungsnut 40 ist bezüglich der Bremsenachse A um einen Winkel α angestellt, so daß sie schräg verläuft. Es liegt also eine Schrägführung der Druckplatte 20 vor. Der Winkel α ist entsprechend den übrigen Gegebenheiten zu wählen. Die Schrägführung hat erhebliche Vorteile. In diesem Zusammenhang wird auf die EP 1 637 759 A1 verwiesen.
In den in 2 unten rechts und unten links liegenden Ecken weist der Bremsbelag 18 jeweils eine Ausnehmung 42, 44 auf. In die Ausnehmung 44 greift in montiertem Zustand ein an der Druckplatte 20 ausgebildeter Vorsprung 46 ein. Wie insbesondere der Schnittansicht nach 6 zu entnehmen ist, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorsprung 46 hakenförmig. Wie ebenfalls der Schnittdarstellung nach 6 zu entnehmen ist, ist die Ausnehmung 44 sowohl an der Rückenplatte 48 als auch an dem Reibbelag 50 des Bremsbelages 18 ausgebildet, weshalb seine Tiefe gleich oder geringfügig größer als die Dicke der Rückenplatte 48 ist. Dadurch kann der hakenförmige Vorsprung 46 den Bremsbelag 18 auch dann noch halten, wenn der Reibbelag 50 weitestgehend aufgebraucht ist. Selbstverständlich ist auch die Länge, mit der der hakenförmige Vorsprung 46 in die Ausnehmung 44 hineinragt, in dieser Hinsicht ausreichend bemessen. Diese erfindungsgemäße Ausführung hat den Vorteil, daß der seitlich an der Druckplatte hakenförmig ausgeformte und auskragende Vorsprung in die Ausnehmung bzw. Aussparung der Rückenplatte eintaucht, die nicht im Bereich der unmittelbaren Kontaktfläche druckplattenseitig entgegen der Rückenplatte liegt, so daß auch flächenmäßig kein Druckübertragungsbereich seitens der Druckplatte verloren geht. Es können sich auch weiterhin keine Materialspannungen aufbauen. Dies gilt natürlich auch für mehr als einen Vorsprung bzw. mehr als eine Ausnehmung bei allen Ausführungen.
Wie insbesondere den 2 und 5 zu entnehmen ist, greift der Vorsprung 46 mit seitlichem Spiel in die Ausnehmung 44 ein. Dieses Spiel ist im Hinblick darauf erforderlich, daß sich wegen der Schrägführung 38, 40 die Druckplatte 20 parallel zur Bremsscheibe bezüglich des Bremsbelags 18 bewegt, wenn die Druckplatte 20 zusammen mit dem Bremsbelag 18 beim Bremsen in Richtung auf die Bremsscheibe bewegt wird.
Bei dem in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bremsbelag 18 mit zwei Ausnehmungen 42, 44 versehen, während die Druckplatte 40 einen Vorsprung 46 aufweist. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Vielmehr kann an der Druckplatte 20 auch ein zweiter Vorsprung vorgesehen sein, der beispielsweise in die Ausnehmung 42 eingreift. Es können aber auch mehr Ausnehmungen und mehr Vorsprünge vorgesehen sein. Die oben angesprochene Kodierung kann insofern durch Variation der Formen, der Anzahl und/oder der Positionierungen der Ausnehmungen und/oder der Ansätze realisiert sein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den 7 bis 9 gezeigt. Hier weist die Druckplatte 20 einen mittigen Vorsprung 52 auf, der in eine Ausnehmung 54 an dem Bremsbelag 18 eingreift. Wie insbesondere den 8 und 9 zu entnehmen ist, ist der Vorsprung 52 mit beidseitigem Spiel in die Ausnehmung 54 aufgenommen, um der Relativbewegung wegen der Schrägführung 38, 40 Rechnung zu tragen.
Die in der obigen Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Ebenso beschränkt sich die Erfindung nicht nur auf die im Ausführungsbeispiel beschriebene Gleitsattelscheibenbremse, sondern auch für andere Sattelbauarten, wie beispielsweise Fest- oder Pendelsattelscheibenbremsen.

Claims

Scheibenbremse, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit einem Bremsbelag (18), einer Zuspanneinrichtung zum Drücken des Bremsbelags gegen eine Bremsscheibe, einer Druckplatte (20), über die die Zuspanneinrichtung beim Bremsen den Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt, einer Schrägführung (38, 40), die die Druckplatte beim Bremsen entlang einer schräg zur Bremsenachse liegenden Bahn führt, und einem Vorsprung (46, 52) an der Druckplatte (20) und einer Ausnehmung (44, 54) an dem Bremsbelag (18), die in montiertem Zustand den Vorsprung aufnimmt, wobei die Tiefe der Ausnehmung (44, 54) mindestens der Dicke einer Rückenplatte (48) des Bremsbelags (18) entspricht und der Vorsprung (46, 52) im radial innen liegenden Bereich der Druckplatte (20) und/oder die Ausnehmung (44, 54) im radial innen liegenden Bereich des Bremsbelags (18) liegt/liegen.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Spiel zwischen einer Seitenbegrenzung des Vorsprungs (46, 52) und der zugehörigen Innenbegrenzung der Ausnehmung (44, 54).
Scheibenbremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (46, 52) einstückig mit der Druckplatte (20) ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (20) ein separates Bauteil ist.
Bremsbelag und Druckplatte als separate Bauteile für eine Scheibenbremse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Druckplatte (20) radial innen einen Führungsvorsprung (38) als Teil einer Schrägführung (38, 40), die die Druckplatte beim Bremsen entlang einer schräg zur Bremsenachse liegenden Bahn führt, und einen mittigen Vorsprung (52) aufweist, der in montiertem Zustand von einer Ausnehmung (54) an dem Bremsbelag (18) aufgenommen ist, wobei der Vorsprung (52) im radial innen liegenden Bereich der Druckplatte (20) liegt, die Tiefe der Ausnehmung (54) mindestens der Dicke einer Rückenplatte (48) des Bremsbelages (18) entspricht und die Ausnehmung (54) im radial innen liegenden Bereich des Bremsbelags (18) liegt.