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DE4126196A1 - Schwimmrahmen-teilbelagscheibenbremse fuer hochleistungsfahrzeuge - Google Patents

Schwimmrahmen-teilbelagscheibenbremse fuer hochleistungsfahrzeuge

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DE4126196A1
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disc
brake disc
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Andreas Doell
Ulrich Klimt
Rudolf Thiel
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Continental Teves AG and Co OHG
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Alfred Teves GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schwimmrahmen-Teilbelagscheiben­ bremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die für hohe Bremsleistung ausgelegt ist.
Kraftfahrzeuge, die für hohe Fahrgeschwindigkeiten ausgelegt sind, brauchen immer leistungsfähigere Bremsen. Hochlei­ stungsbremsen erfordern u. a. einen möglichst großen Brems­ scheibendurchmesser. Andererseits sollen die Durchmesser der Fahrzeugräder nicht vergrößert werden. Durch diese beiden Be­ dingungen wird der Einbauraum für die Bremse zwischen dem äußeren Bremsscheibenrand und der Radfelge extrem eingeengt. Üblicherweise umgreift der Bremssattel einer Scheibenbremse den äußeren Rand der Bremsscheibe, wobei die radialen Abmes­ sungen einer in dem genannten Einbauraum angeordneten Brücke des Bremssattels den maximalen Bremsscheibendurchmesser be­ grenzen. Die Sattelbrücke muß andererseits eine gewisse Min­ deststärke aufweisen, da sie die zum Bremsen nötigen Zuspann­ kräfte überträgt.
Bei einer beispielsweise aus der DE-OS 35 08 039 bekannten Umgehungslösung ist die Bremsscheibe durch eine Ringscheibe ersetzt worden, deren radial inneren Rand der Bremssattel um­ greift (innenumgreifende Scheibenbremse). Der radial äußere Rand der Ringscheibe reicht praktisch bis zur Radfelge, wobei der maximal mögliche Durchmesser erreicht wird. Diese Hoch­ leistungsbremse hat jedoch den Nachteil, daß die Herstellung und Anordnung der Ringscheibe am Fahrzeugrad aufwendig und teuer ist.
Aus der EP 04 12 541 ist eine für hohe Bremsleistung geeigne­ te Scheibenbremse bekannt, deren Bremssattel als Schwimmrah­ men ausgeführt ist, der an einem mit dem Achsschenkel des Fahrzeugs fest verbundenen Bremsträger axial verschiebbar ge­ führt wird und sich in axialer Richtung über den äußeren Rand der Bremsscheibe erstreckt. Der Schwimmrahmen umschließt vier Bremsklötze, die beiderseits der Bremsscheibe angeordnet sind, und überträgt die Zuspannkraft. Die Umfangskräfte wer­ den von den Bremsklötzen auf den Bremsträger übertragen. Der Bremsträger ist auf der axialen Innenseite des Rades mit dem Fahrzeug verbunden. Um auch die Umfangskräfte der beiden axial äußeren Bremsklötze aufnehmen zu können, besitzt der Bremsträger einen Trägerarm, der den äußeren Rand der Brems­ scheibe übergreift. Der Trägerarm erstreckt sich dabei durch die Mitte des vom Schwimmrahmen umschlossenen Raumes.
Hochleistungsbremsen erfordern große Reibflächen der Brems­ klötze. Eine Vergrößerung der Bremsklötze insbesondere in Um­ fangsrichtung der Bremsscheibe hat jedoch den Nachteil, daß die Reibfläche nicht mehr gleichmäßig angedrückt wird, selbst dann nicht, wenn statt einem zwei nebeneinanderliegende Bremszylinder verwendet werden. Es werden daher zwei kurze Bremsklötze verwendet, die, getrennt voneinander, von zwei nebeneinanderliegenden Bremskolben an die Bremsscheibe ange­ drückt werden.
Eine weitere Forderung an eine Hochleistungsbremse besteht darin, daß ihr Gewicht so gering wie möglich sein soll. Schwere Bremsen stellen nämlich ein besonderes Problem dar, weil durch sie die ungefederten Massen an den Fahrzeugrädern erhöht werden. Dies wiederum hat negative Auswirkungen auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs. Aus diesem Grund kann die Bremsleistung nicht einfach durch eine Vergrößerung der Brem­ se gesteigert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Bremsleistung einer gat­ tungsgemäßen Scheibenbremse zu steigern, wobei ein geringes Gewicht angestrebt wird.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß der maximale Durchmesser der Bremsscheibe nur durch die Dicke des Schwimm­ rahmens begrenzt ist. Die Abschnitte des Schwimmrahmens, die sich über den Rand der Bremsscheibe erstrecken, können extrem schmal ausgebildet sein, da sie hauptsächlich Zugkräfte und praktisch keine Biegemomente übertragen müssen. Ein weiterer Vorteil ist das durch den wegfallenden Trägerarm eingesparte Gewicht.
Bei der Anordnung gemäß Anspruch 2 wird der vom Schwimmrahmen umschlossene Raum optimal im Sinne einer großen Reibfläche der Bremsklötze ausgenutzt. Da im Bereich der Bremsklötze kein Trägerarm den Bauraum einschränkt, können die Bremsklöt­ ze beispielsweise enger benachbart angeordnet sein. So wird bei gleichen Maßen des Schwimmrahmens eine größere Reibfläche erzielt oder es werden bei gleichbleibender Reibfläche die Maße und damit das Gewicht der Bremse reduziert.
Durch die im Anspruch 3 offenbarte Maßnahme wird ein an sich bekannter Steg zur Versteifung des Schwimmrahmens verbessert, so daß die Versteifung ohne Gewichtszunahme gesteigert wird.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 4 trägt dem Umstand Rechnung, daß bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Bremsträgers eine Aufteilung des axial äußeren Bremsklotzes in zwei kleinere Bremsklötze nicht unbe­ dingt erforderlich ist. Durch eine Anordnung mit insgesamt drei Bremsklötzen kann unter Umständen das Geräuschverhalten der Bremse verbessert werden.
Bei bekannten Schwimmrahmen-Scheibenbremsen werden die Brems­ klötze üblicherweise an Haltestiften befestigt, die sich im Bereich zwischen der Radfelge und dem radial äußeren Rand der Bremsscheibe in axialer Richtung erstrecken. Dadurch wird aber unter Umständen der maximal mögliche Bremsscheibendurch­ messer eingeschränkt.
Es wird daher eine Weiterbildung der Erfindung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9 empfohlen, bei der die Befestigungsmit­ tel auf der Rückseite der Bremsklötze und im inneren Bereich der Bremse angeordnet sind. Die verbesserte Befestigung schränkt den Bremsscheibendurchmesser nicht ein und ermög­ licht eine besonders einfache und sichere Montage der Brems­ klötze von Hand. Dazu wird ein Bremsklotz von außen durch die vom Schwimmrahmen umschlossene Öffnung eingeführt, radial ge­ gen eine Haltefeder gedrückt und mittels eines Stiftes am Schwimmrahmen eingerastet.
Mit den Ansprüchen 10 und 11 soll auch ein erfindungsgemäß ausgestalteter Bremsklotz und eine Haltefeder zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse unter Schutz ge­ stellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungs­ gemäßen Schwimmrahmenbremse in einer ersten Ausfüh­ rungsform;
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht des Bremsträgers mit Bremsklötzen entsprechend Fig. 1 ohne Schwimm­ rahmen;
Fig. 3 eine Gesamtansicht wie Fig. 1, jedoch in Gegenrich­ tung;
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht aus Rich­ tung A von Fig. 3;
Fig. 5 eine perspektivische Gesamtansicht eines Schwimmrah­ mens in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 6 ein Detail eines Bremsklotzes im Schnitt gemäß Linie B-B von Fig. 4, mit einem in eine Bohrung eingepreß­ ten Stift;
Fig. 7 ein Detail wie in Fig. 6, mit angeschweißtem Stift;
Fig. 8 ein Detail wie in Fig. 6, mit einer Durchstellung der Rückenplatte.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schwimmrahmenbremse mit vier Bremsklötzen ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Ein Schwimmrahmen 1 ist mit einer hydrau­ lischen Betätigungsvorrichtung versehen, die zwei nebeneinan­ der angeordnete Bremszylinder 2, 3 und zwei in den Bremszylin­ dern 2, 3 gleitende Bremskolben 4, 5 aufweist. Die Bremskolben 4, 5 drücken bei Betätigung der hydraulischen Betätigungsvor­ richtung zwei Bremsklötze 6, 7 direkt an eine (durch Striche­ lung angedeutete) Bremsscheibe 15 an, während die anderen beiden Bremsklötze 8, 9 am Schwimmrahmen 1 verankert sind und über diesen indirekt angedrückt werden. Der Schwimmrahmen 1 ist mittels zweier Bolzenführungen 10, 11 an einem Bremsträger 12 axial verschiebbar gelagert. Zur festen Verankerung des Bremsträgers 12 am nicht gezeigten Achsschenkel des Fahrzeugs sind zwei Bohrungen 13, 14 zum Durchgang von zwei Befesti­ gungsschrauben vorgesehen.
Wie man am besten in Fig. 2 erkennt, ist der Bremsträger 12 vollständig auf der inneren Axialseite der Bremsscheibe 15 angeordnet. Er besitzt drei Finger 16, 17, 18, zwischen denen die Bremsklötze 6, 7 axial verschiebbar geführt sind. Über die Finger 16, 17, 18 werden die beim Bremsen auftretenden Umfangs­ kräfte von den axial innen liegenden Bremsklötzen 6, 7 direkt auf den Bremsträger 12 übertragen. Durch die Aufteilung der Gesamtreibfläche auf zwei kleine Bremsklötze 6, 7 und deren unabhängige Betätigung durch zwei Bremskolben 4, 5 wird ein gleichmäßiger Andruck und ein verbessertes Geräuschverhalten erzielt. Die beiden axial äußeren Bremsklötze 8, 9 sind mit dem Schwimmrahmen l fest verbunden, so daß die dort auftre­ tenden Umfangskräfte über den Schwimmrahmen 1 und über die Bolzenführung 10 auf den Bremsträger 12 übertragen werden.
Die Bolzenführung 10 ist zur Übertragung der Umfangskräfte besonders stark ausgebildet. Die andere, schwächere Bolzen­ führung 11 dient nur zur Führung des Schwimmrahmens 1. Um fertigungstechnische Toleranzen auszugleichen, ist die Bol­ zenführung 11 außerdem mit einem elastischen Lager versehen.
Aufgrund dieser Anordnung, bei der die Umfangskräfte der axial äußeren Bremsklötze 8, 9 über den Schwimmrahmen 1 auf den axial innenliegenden Bremsträger 12 übertragen werden, kann der Bremsträger 12 sehr kompakt und leicht ausgeführt sein. Es gibt hier keinen Bremsträgerarm, der den äußeren Rand der Bremsscheibe 15 übergreift. Wie man am besten in Fig. 4 erkennt, ist der Schwimmrahmen 1 in dem Bereich zwi­ schen dem äußeren Bremsscheibenrand 15 und der durch die Strichelung 19 angedeuteten Radfelge extrem dünn ausgeführt, wodurch der maximale Bremsscheibendurchmesser so wenig wie möglich eingeschränkt wird.
Wie man am besten in Fig. 3 erkennt, ist der Schwimmrahmen 1 auf seiner axial äußeren Seite mit einem Steg 20 verstärkt, der an seinen Seiten im wesentlichen dem Bremsscheibenrand folgend abgebogen ist.
In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen Schwimmsattels 21 dargestellt, auf dessen axial äußerer Seite nur ein einziger Bremsklotz 22 angeordnet ist. Die Reibfläche 23 des Bremsklotzes 22 entspricht im wesentlichen der Summe der Reibflächen der gegenüberliegenden (in Fig. 5 nicht gezeigten) Bremsklötze 6, 7. Eine Aufteilung der Reib­ fläche 23 auf zwei kleinere Bremsklötze ist auf dieser Axial­ seite des Schwimmrahmens 1 nicht so dringend erforderlich wie auf der gegenüberliegenden Axialseite, da der Bremsklotz 22 fest mit dem Schwimmrahmen 1 verbunden ist und an einer großen Innenfläche eben anliegt. Ein gleichmäßiger Andruck der großen Reibfläche 23 an die Bremsscheibe ist daher ge­ währleistet.
Wie man am besten in den Fig. 6 bis 8 erkennen kann, ist je­ der Bremsklotz mit einem auf seiner Rückenplatte 24 befestig­ ten Stift 25 ausgestattet, dessen freies Ende 28 konisch ver­ breitert ist. Der Stift 25 ist in eine Bohrung der Rücken­ platte 24 eingepreßt. Alternativ dazu kann, wie in Fig. 7 ge­ zeigt, ein modifizierter Stift 26 auch an der Rückenplatte 24 angeschweißt werden, am einfachsten durch Reibschweißen. Bei einer in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform kann auf einen separaten Stift und seine Befestigung verzichtet werden. Hier ist die Rückenplatte 24 mit einer Durchstellung 27 versehen, deren hervorstehendes Ende 28 konisch geformt wird.
Die Bremskolben 4, 5 sind hohl und auf ihrer Innenseite mit einer umlaufenden Ringnut 29 versehen. Der Stift 25 eines am Bremskolben 4, 5 anliegenden Bremsklotzes 6, 7 greift mit sei­ nem konischen Ende 28 in die Ringnut 29 ein. Die Bremsklötze 6, 7 werden mittels zweier, am Bremsträger 12 befestigten Hal­ tefedern 30 radial nach außen (in den Figuren nach oben) ge­ drückt, so daß die Stifte 25 in die Ringnuten 29 sicher ein­ rasten. Dabei werden die Bremsklötze 6, 7 sowohl radial fixiert als auch axial an die Bremskolben 4, 5 angedrückt.
Die einstückig aus Federblech gestanzten und gebogenen Halte­ federn 30 besitzen jeweils drei Verankerungszungen 31, 32, 33 und eine Federzunge 34. Die Verankerungszungen 31, 32, 33 um­ greifen die beiden Axialseiten eines Stegs des Bremsträgers 12 und rasten dort ein (Fig. 2, 4). Die Federzunge 34 liegt an der radial inneren Schmalseite der Rückenplatte 24 des Brems­ klotzes 6, 7 an. Da die Federzunge 34 gegenüber der Axialrich­ tung etwas abgewinkelt ist, drückt sie den Bremsklotz 6, 7 nicht nur radial nach außen (nach oben), sondern auch axial an den Bremskolben 4, 5 an.
Die Rückenplatten 24 der Bremsklötze 6, 7, 8, 9, 22 sind an ihren radial außen liegenden Schmalseiten mit einer Öse versehen. Diese Ösen sind nicht zum Durchgang von Haltestiften be­ stimmt, sondern zur leichteren Entnahme der Bremsklötze vor­ gesehen.

Claims (11)

1. Teilbelagscheibenbremse für Kraftfahrzeuge, mit einem am Achsschenkel des Fahrzeugs fest verankerten Bremsträger (12), mit einem Schwimmrahmen (1), der sich über den äußeren Rand einer Bremsscheibe (15) erstreckt und am Bremsträger (12) axial verschiebbar geführt ist, mit bei­ derseits der Bremsscheibe (15) angeordneten, vom Schwimm­ rahmen (1) umschlossenen Bremsklötzen (6, 7, 8, 9, 22), von denen zwei auf der axial innenliegenden Seite der Brems­ scheibe (15) angeordnet sind, wobei der Schwimmrahmen (1) auf seiner axial innenliegenden Seite zwei Bremszylinder (2, 3) und zwei Bremskolben (4, 5) aufweist, die auf die zwei axial inneren Bremsklötze (6, 7) einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsträger (12) vollständig auf der axial inneren Seite der Bremsscheibe (15) angeordnet ist und mit keinem seiner Abschnitte den Rand der Bremsscheibe (15) übergreift, daß der maximale Durchmesser der Bremsscheibe (15) nur durch die Dicke des Schwimmrahmens (1) begrenzt ist und daß die beim Bremsen auftretende Umfangskraft von mindestens einem axial äuße­ ren Bremsklotz (8, 9, 22) auf den Schwimmrahmen (1) und von diesem auf den Bremsträger (12) übertragen wird.
2. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zwei axial inneren Bremsklötze (6, 7) in Umfangsrichtung der Bremsscheibe (15) eng benachbart angeordnet und nur durch einen schma­ len Finger (17) des Bremsträgers (12) getrennt sind, der sich zwischen den Bremsklötzen (6, 7) in radialer Richtung erstreckt, um eine Umfangskraft auf zunehmen.
3. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmrahmen (1) zur Versteifung auf einer axial äußeren Seite einen Steg (20) aufweist, der im wesentlichen entsprechend dem Bremsscheibenrand (15) gebogen ist.
4. Teilbelagscheibenbremse nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der axial äußeren Seite der Bremsscheibe (15) genau ein Bremsklotz (22) angeordnet ist, dessen Reibfläche (23) im wesentlichen der Summe der Reibflächen der gegenüberlie­ genden Bremsklötze (6, 7) entspricht.
5. Teilbelagscheibenbremse nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumin­ dest ein Bremsklotz (6, 7, 8, 9, 22) auf der dem Reibbelag (23) abgewandten Seite zumindest einen an einer Rücken­ platte (24) befestigten Stift (25, 26) oder zumindest ei­ nen durchgestellten Vorsprung (27) aufweist, daß das von der Rückenplatte (24) vorstehende Ende (28) des Stiftes (25, 26) oder des Vorsprungs (27) verbreitert ist und in eine im Inneren eines hohlen Bremskolbens (4, 5) oder in einer Bohrung des Schwimmrahmens (1) angeordnete Nut (29) oder Ausnehmung eingreift und daß der Bremsklotz (6, 7, 8, 9, 22) von zumindest einer am Schwimmrahmen (1) oder am Bremsträger (12) befestigten Haltefeder (30) ra­ dial vorgespannt wird, so daß das Ende (28) radial in die Nut (29) oder Ausnehmung gedrückt wird und einrastet.
6. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ende (28) konisch ge­ formt ist.
7. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (26) an der Rückenplatte (24) angeschweißt ist.
8. Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (25) in eine Bohrung der Rückenplatte (24) eingepreßt ist.
9. Teilbelagscheibenbremse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Brems­ träger (12) befestigte Haltefeder (30) mindestens zwei zu ihrer Befestigung bestimmte Verankerungszungen (31, 32, 33) aufweist, die den Bremsträger (12) umgreifen, und daß die Haltefeder (30) mit einer Federzunge (34) versehen ist, die sich in einem kleinen Winkel zur Axialrichtung er­ streckt und radial federnd an der radial inneren Schmal­ seite der Rückenplatte (24) eines Bremsklotzes (6, 7) an­ liegt.
10. Bremsklotz für eine Teilbelagscheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine aus den Ansprüchen 5 bis 8 hervorgehende Merk­ malskombination.
11. Feder für eine Teilbelagscheibenbremse nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die aus Anspruch 9 her­ vorgehenden Merkmale.
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