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Die
vorliegende Erfindung betrifft Reibelementsteuerung in Scheibenbremsen.
Ein Beispiel der Anwendung der Erfindung ist die Steuerung von Reibelementen
in Punktscheibenbremsen für
Kraftfahrzeuge, insbesondere Bremsen der Art, bei denen ein Festsattel
und gleitende Reibelemente verwendet werden.
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Die
Erfindung kann Anwendung außerhalb der
strengen Grenzen des technischen Gebietes der in den konkreten unten
beschriebenen Anwendungsbeispielen offengelegten Scheibenbremsen
finden, jedoch betrifft die Erfindung vorrangig die Steuerung der
Bewegung von Reibelementen in Bezug auf die zugehörigen Konstruktionen
einer Scheibenbremse, insbesondere der Scheibe oder der Scheiben
selbst (die sich in Gebrauch dreht oder drehen) und die relativ
feststehende oder nicht drehende Konstruktionen sind wie die des
Sattels, auf dem die Reibelemente angebracht sind.
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Im
Allgemeinen sind die Reibelemente, mit denen sich die Erfindung
befasst, diejenigen, die nicht an sich an einer positionsdefinierten
Konstruktion befestigt sind, wie zum Beispiel an der Endplatte eines
Festsattels, und somit ist die Erfindung insbesondere anwendbar
auf Reibelemente der Art, die als mittlere der drei Reibelemente
verwendet werden, welche zwischen Doppelscheiben in einer feststehenden
Sattel-/Gleitscheiben-Baugruppe
angeordnet sind, wie weiter unten beschrieben wird.
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In
einer solchen Scheibenbremse besteht die Notwendigkeit hervorragender
dynamischer Kontrolle der Bewegung/Position/Lage der Reibelemente während der
Anwendung der Bremse, um die Wirkung der Bremse zu maximieren und
um das Ausmaß ungleichen
Verschleißes
während
des Gebrauches zu minimieren.
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In
diesem Zusammenhang haben wir in gleichzeitig anhängigen Patentanmeldungen
Anordnungen angemeldet, bei denen die Reibelemente mit Kippschutzsystemen
versehen sind, um die parallele und die koplanare Beziehung der
Reibung erzeugenden Stirnseiten der Reibelemente und der Bremsscheiben
selbst nach Möglichkeit
vorzuhalten, und dies ist zum großen Teil durch Mittel von Federanordnungen
erreicht worden, die wesentliche elastische Kräfte auf die Gleitscheibenanordnungen
und analog dazu auf die gleitenden Reibelement-Anordnungen ausüben, um
das notwendige Maß an
Steuerung unter dynamischen Nutzungsbedingungen zu erzielen.
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Entwicklungen
haben uns bisher in die Lage versetzt, einen zufriedenstellenden
Grad an Steuerung in Bezug auf diese Funktionen bereitzustellen, die
zweckmäßig unter
der Überschrift „Kippschutzsteuerung" eingestuft werden
kann, jedoch haben wir festgestellt, dass es einen weiteren Bereich
in Bezug auf Reibelement-Steuerung gibt, der untersucht werden muss,
um weitere Fortschritte in Bezug auf die dynamischen Aspekte der
Leistung der Scheibenbremse selbst zu machen.
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Diese
weiteren Faktoren, die untersucht werden müssen, betreffen vorrangig die
Frage der Reaktion der Reibelemente auf die Wirkung des Drehmoments,
das durch die Reibkräfte
während
der Anwendung der Bremse darauf ausgeübt wird.
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Somit
wird ohne weiteres verständlich
sein, dass bei Anwendung der Bremse und bei Reibungseingriff der
Reibklötzer
mit den Drehscheiben die aufgebrachten Kräfte, die auf die Reibelemente
wirken, ein Drehmoment aufgrund der Drehbewegung der Bremsscheiben
erzeugen, und dieses Drehmoment oder die Drehwirkung auf den Klotz
und somit auf seine Grundplatte und somit auf das Reibelement als Ganzes
kann Stabilisierungsverschlechterung der Reibelemente bewirken,
was zu einer Reduzierung der Bremswirkung oder möglicherweise zu ungleichmäßigem Verschleiß der Reibklötzer führen kann, und
ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verbesserungen
in dieser Hinsicht in Bezug auf Reibelemente für Scheibenbremsen oder Verbesserungen
allgemeiner Art bereitzustellen.
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Eine
Brems-Baugruppe mit Bremsbackenhalter zur Verhinderung radialer
Bewegung der Bremsbacken wird in
US
5538105 offengelegt.
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Die
zuvor veröffentlichten
UK-Patente
GB 2088500 ,
GB 2132293 ,
GB1447149 und
GB 1381589 beschreiben allesamt weitere
Anordnungen zum Anordnen und Montieren der Reibklötzer in Scheibenbremsen.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Punktscheibenbremse für
Kraftfahrzeuge laut Definition in dem Anspruch 1 bereitgestellt.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Punktscheibenbremse für Kraftfahrzeuge werden
in den nachfolgenden Ansprüchen
2 bis 9 definiert.
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Ein
weiteres Reibelement wird gemäß Definition
in dem Anspruch 10 bereitgestellt. Weitere vorteilhafte Merkmale
des Brems-Reibelements sind Punktscheibenbremsen laut Definition
in den nachfolgenden Ansprüchen
11 bis 17.
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In
den unten beschriebenen Ausführungsbeispielen
der Erfindung sind die axial verschiebbaren Reibelemente mit den
grundlegenden Führungsvorrichtungen
und Tragvorrrichtungen versehen, wodurch sie in der Lage sind, unterstützte axiale
Bewegung für
reibungsschlüssigen
Eingriff mit den Bremsscheiben auszuführen. Zusätzlich sind die verschiebbaren
Reibelemente jedoch mit Anschlagvorrichtungen oder Drehmoment übertragenden
Vorrichtungen in Form eines Anschlagelements oder eines Drehmoment übertragenden
Elements und eines zugehörigen
Anschlagkanals oder Drehmoment übertragenden
Kanals versehen, worin das Anschlagelement oder das Drehmoment übertragende
Element aufgenommen wird. Diese Konstruktionen (die jeweils an dem
oberen Rand des Reibelements und an der Unterseite des Bremssattels
bereitgestellt werden) dienen der Bereitstellung einer wichtigen
Anschlagsfunktion oder einer Drehmoment übertragenden Funktion für die Reibelemente,
wobei der mögliche Dreheffekt
des auf die drehenden Bremsscheiben aufgebrachten Bremsdrehmoments
durch den angrenzenden Eingriff des Anschlagelements oder Drehmoment übertragenden
Elements mit seinem entsprechenden Anschlagskanal oder Drehmoment übertragenden
Kanal wirksam neutralisiert wird. Wenngleich es möglich wäre, das
Anschlagselement oder Drehmoment übertragende Element lediglich als
aufrechtstehenden Sicherungsstift oder ähnliche Konstruktion, die die
gleiche Dicke wie der Rest der Reibelement-Grundplatte aufweist, bereitzustellen (und
einige Vorteile hinsichtlich des Drehmomentausgleichs würden zweifelsfrei
zur Verfügung
stehen), wird das Anschlagelement oder Drehmoment übertragende
Element in den Ausführungsbeispielen so
ausgeführt,
dass es ein Längenmaß (in der
Längsrichtung
der Dicke des Grundplattenmaterials) aufweist, wobei seine drehmomentausgleichende
Wirkung wesentlich verstärkt
wird. Es unterstützt
weiterhin potenziell die Führung
seines Reibelements.
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Ein
besonderes Merkmal der Ausführungsbeispiele
ist die Anordnung des Anschlagelements oder Drehmoment übertragenden
Elements in Bezug auf die Wirkungslinie der Betätigungsvorrichtung für die Bremse,
wie zum Beispiel die Mittelachse des Betätigungskolbens. In den Ausführungsbeispielen
wird das Anschlagelement oder Drehmoment übertragende Element direkt über der
Wirkungslinie des Kolbens angeordnet, und dabei handelt es sich
um die Bevorzugte Position. In dem Fall, in dem Doppelbetätigungskolben
bereitgestellt werden, wird eine zentrale Position zwischen den
Kolben (und somit effektiv in der Mitte des von den Kolben erzeugten
Druckes) bevorzugt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die anhängenden
Zeichnungen beschrieben werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen:
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1 zeigt
in Form eines Blockschaltbildes eine Punktscheibenbremse für Kraftfahrzeuge,
die ein Paar axial verschiebbarer Scheiben und zugehörige Reibelemente,
einen Betätigungsmechanismus dafür und eine
Festsattel- oder Brückenkonstruktion, die
diesen überlagernd
angeordnet ist, umfasst.
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2 zeigt
in einem etwas größeren Maßstab eine
perspektivische Explosionsansicht des Sattels und des zugehörigen Reibelements
mit einem Anschlagelement oder Drehmoment übertragenden Element an einem
oberen Rand des Reibelements zusammen mit einem zugehörigen Anschlagkanal oder
Drehmoment übertragenden
Kanal zur Aufnahme desselben.
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3 zeigt
einen Seitenriss der Baugruppe aus 2 in ihrem
montierten Zustand; und
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4 zeigt
eine Draufsicht der Baugruppe aus den 2 und 3,
gesehen in der Richtung des Pfeils IV in 3.
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Wie
in 1 gezeigt wird, umfasst eine Punktscheibenbremse 10 für Kraftfahrzeuge
ein Paar drehbarer Bremsscheiben 12, 14, eine
drehbare Halterung 16 für
die Bremsscheiben, um Drehung der Scheiben zu ermöglichen,
die angepasst ist, um die Brems scheiben anzutreiben und darauf die
durch die Bremsscheiben erzeugte Bremswirkung, wenn die Scheibenbremse 10 betätigt wird,
auszuüben.
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Zwei
Paare von Reibelementen 18, 20 und 22 werden
bereitgestellt und angepasst, um reibungsschlüssig in die Bremsoberflächen 24, 26 einzugreifen,
welche auf gegenüberliegenden
Seiten der Bremsscheiben 12, 14 bereitgestellt
werden, um Bremsen bei Betätigung
von Betätigungsvorrichtungen
für die
Bremse zu bewirken. Das zentrale Reibelement 20 ist doppelseitig
für reibungsschlüssigen Eingriff
mit den gegenseitig nach innen gerichteten Bremsoberflächen 24, 26 der
Bremsscheiben 12, 14 und ist mit entsprechend
ausgerichtetem Reibklotzmaterial entsprechend versehen. Reibelemente 18, 20, 22 umfassen
(wie in den 3 und 4 gezeigt)
in jedem Fall eine flache Metallgrundplatte 28 und daran
befestigt und davon abstehend einen Körper aus Reibmaterial bekannter
Ausführung
für dauerhaften
reibungsschlüssigen
Eingriff mit der jeweiligen Bremsoberfläche der jeweiligen Bremsscheibe. In
dem Fall des zentralen Reibelements 20 wird das Reibmaterial
an beiden Stirnseiten der Grundplatte 28 bereitgestellt.
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Bremsscheiben 12, 14 sind
daher während des
Bremsens axial verschiebbar in Gebrauch in Bezug auf ihre drehbare
Halterung 16 unter der Wirkung der Reibelemente 18, 20, 22 und
der Betätigungsvorrichtungen
(die weiter unten beschrieben werden). Zum Beispiel können die
Bremsscheiben auf die drehbare Halterung oder Nabe 16 an
drei oder mehr Positionen aufgekeilt werden oder elastische Vorrichtungen
können
dazwischen wirken.
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Eine
nicht drehbare Halterung 32 für die Reibelemente 18, 20, 22 wird
bereitgestellt und umfasst eine Sattel- oder Brückenkonstruktion 34,
die an einer feststehenden Konstruktion des Fahrzeuges montiert
ist, um gebremst zu werden, zum Beispiel an der Radbefestigung,
und die die Bremsscheiben 12, 14 überspreizt
und weiterhin eine Befestigung für
die Betätigungsvorrichtung 36, 38 (schematisch
angedeutet) bereitstellt, die nach innen gerichtete Bremskräfte auf
die äußeren Reibelemente 18, 22 aufbringt, wodurch
reibungsschlüssiger
Eingriff mit den Bremsscheiben 12, 14 und eine
geringfügige
Gleitbewegung dieser Scheiben in Bezug auf ihre drehbare Halterung 16 bewirkt
werden. In 1 ist natürlich zu erkennen, dass die
Abstände
zwischen den Konstruktionen stark übertrieben dargestellt sind,
um die schematische Veranschaulichung zu vereinfachen. Die Betätigungsvorrichtungen 36, 38 könnten ein Paar
Kolben- und Zylinder- Baugruppen
umfassen. Jedoch wird nur eine solche streng genommen benötigt, da
die Betätigungsvorrichtung
einseitig mit einer feststehenden Konstruktion auf einer Seite der
Baugruppe aus Scheiben und Reibelementen sein kann (wobei die feststehende
Konstruktion einfach ein Anschlag sein kann, der sich von dem Sattel 34 erstreckt),
wobei die Baugruppe durch die einzelne Betätigungsvorrichtung gegen die
feststehende Konstruktion gedrückt
wird. Weitere Einzelheiten in dieser Hinsicht sind in unseren ebenfalls
anhängigen Patentanmeldungen
WO 98/26192 (Dokument 2558) zu finden.
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Die
nicht drehbare Halterung 32 für die Reibelemente 18 bis 22 ist
angepasst, um gleitende Bewegung der Reibelemente in und aus reibungsschlüssigem Eingriff
mit den Bremsscheiben zu ermöglichen,
während
sie Bewegung der Reibelemente unter der Wirkung der durch den Eingriff
der Reibelemente mit den Scheiben 12, 14 erzeugten
Reibungskräften
widersteht.
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Unter
Bezugnahme auf Details der in den 2, 3 und 4 gezeigten
Konstruktionen erwähnen
wir zuerst, dass das veranschaulichte Reibelement als das zentrale
Reibelement 20 angenommen wird, das (wenngleich in 2 nicht
gezeigt) wie in den 3 und 4 gezeigt
mit Klötzern 40, 42 aus
Reibmaterial versehen ist, das auf seinen gegenüberliegenden Seiten axial ausgerichtet
ist.
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Andere
in den Zeichnungen zu sehende Konstruktionen sind unter anderem
das Gussteil 44, an dem der Sattel 34 befestigt
ist und von dem der Betätigungskolben 46 unter
der Wirkung des üblichen
hydraulischen und mitnehmergesteuerten Bremsbetätigungssystems ausfahren kann,
das eine Wirkungslinie 48 aufweist, die natürlich die
Reibelemente schneidet, wobei diese Position in 2 bei 50 gezeigt
wird, welches die Wirkungslinie der Mitte des Kolbens 46 kennzeichnet.
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Wie
ebenso in den 2 bis 4 gezeigt wird,
wird eine sich axial erstreckende Hauptanschlagvorrichtung oder
Drehmoment übertragende Vorrichtung 52 in
Bezug auf den Sattel 34 bereitgestellt und angepasst, um
auf die verschiebbaren Reibelemente 20, 22 zu
wirken (und auf das Reibelement 18, das an einer Endplatte
(nicht gezeigt) befestigt ist, die sich von dem außenliegenden
Ende des Sattels 34 nach unten erstreckt).
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Hauptführungsvorrichtungen 52 umfassen sich
axial erstreckende Führungsschienen 54, 56,
jeweils eine auf einer jeden Seite des Sattels 34, angepasst
um jeweilige Hakenelemente 58, 60 aufzunehmen,
die an beabstandeten Positionen bereitgestellt werden, nämlich die
gegenüberliegenden
in Umfangsrichtung beabstandeten Enden 62, 64 des
Reibelements 20. Somit dienen die Führungsschienen 54, 56 und
die Hakenelemente 58, 60, um sicherzustellen,
dass das Reibelement 20 (und analog dazu das gleitende
Reibelement 22 auf ähnliche
Weise) von dem Sattel herabhängen
können,
um gleitende axiale Bewegung in der Längsrichtung desselben zu den
Bremsscheiben 12, 14 hin und von diesen weg zu
ermöglichen.
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Zusätzlich zu
den Führungsschienen 54, 56 und
den Hakenelementen 58, 60 wird eine weitere Anschlagvorrichtung
oder Drehmoment übertragende
Vorrichtung 66 bereitgestellt, die zwischen beabstandeten
Positionen angeordnet ist, nämlich
die gegenüberliegenden
Enden 62, 64 des Reibelements, und die angepasst
ist, um zu ermöglichen,
dass das Reibelement dem Drehmoment von Reibungskräften entgegenwirkt,
die darauf während
des Gebrauchs aufgebracht werden und um gleichzeitig zu ermöglichen,
dass sich das Reibelement zu dem Bremsscheiben hin und von diesen
weg bewegt.
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Das
Anschlagelement oder Drehmoment übertragende
Element 66 wird in einem Anschlagkanal oder Drehmoment übertragenden
Kanal 68 aufgenommen, welcher in der Unterseite 70 des
Sattels ausgebildet wird.
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Aus 2 wird
erkennbar sein, dass das Anschlagelement 66 im Allgemeinen
radial in Reihe mit der Wirkungslinie 48 des Betätigungskolbens 46 und direkt über dem
Kolben-Mittelachsenpunkt 50 angeordnet
ist.
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2 der
Zeichnungen zeigt die Verhältnisse
des Anschlagelements oder Drehmoment übertragenden Elements 66 deutlich
in Bezug auf den Rest der Reibelement-Konstruktion. Somit weist das Anschlagelement
oder Drehmoment übertragende
Element eine axiale Länge
L und eine quergerichtete Breite W auf, so dass L/W in dem Bereich
von 2 bis 3 liegt. Im Allgemeinen muss das Verhältnis vorzugsweise wenigstens
1 und stärker
vorzugsweise noch immer in dem Bereich von 1 bis 3 liegen. Ein solches Verhältnis hat
die Wirkung, den Anschlageinfluss oder den Drehmoment übertragenden
Einfluss des Anschlagelements oder Drehmoment übertragenden Elements in Bezug auf
reibungsschlüssig
entwickelte Drehmomentkräfte,
die in Gebrauch auf das Reibelement aufgebracht werden, zu maximieren,
wodurch die Tendenz der Entwicklung von Kegelverschleiß in den
Klötzern 40, 42 aus
Reibmaterial minimiert wird.
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Die
Bedeutung des Aspektverhältnisses
L/W für
das Maximieren der Drehmoment übertragenden Wirkung
des Anschlagelements oder Drehmoment übertragenden Elements wird
oben diskutiert. Was die Längenaspekte
der Abmessungen des Anschlagelements 66 betrifft, gilt
Folgendes. Wie in 3 gezeigt wird, wird bei 72 eine
Andeutung der Möglichkeit
des Kippens des Reibelements in einer axialen Ebene gezeigt, das
auftreten kann, wenn sich die Bremse in ihrem abgeschalteten Zustand
befindet. Ein solches Kippen wird durch Eingriff des Anschlagelements 66 mit
dem Oberteil der Nut 68 begrenzt. Die Möglichkeit des Kippens in der
bei 72 angedeuteten Art verringert sich mit zunehmender
Länge des Anschlagelements 66.
Analog dazu wird ein ähnlicher
kippverhindernder Effekt ausgeübt,
indem der Abstand zwischen dem Oberteil des Anschlagelements 66 und
dem Oberteil der Nut 68 minimiert wird.
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In
dem einen Zustand der Bremse, wie in 3 angedeutet
wird, wird die bremsaufbringende Kraft Fp bei 74 angedeutet
und wirkt entlang der Linie 48 auf das Reibelement 20 und
weist ein Drehmoment (oder Kegelverschleiß) Fp × xp an dem Element 66 auf,
wobei xp der radiale Abstand (angedeutet bei 76) von Versatz
der Linie 48 von dem Oberteil des Kanals 68 ist.
Dieser Kraft wird durch eine Kraft an dem Ende des Anschlagelements 66,
die entsprechend auf das Oberteil der Nut 68 wirkt, entgegengewirkt.
Diese Funktion wird ebenfalls durch Erhöhen der Länge des Anschlagelements oder
Drehmoment übertragenden
Elements 66 verstärkt.
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In
Gebrauch wirkt die Scheibenbremse 10 im Wesentlichen auf
die übliche
Weise, welche aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, insofern
die allgemeine Weise des reibungsschlüssigen Eingriffs der betreffenden
Oberflächen
betroffen sind.
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Was
die Führung
der Reibelemente während des
Gebrauchs angeht, werden die Reibelemente auf Führungsschienen 54, 56 durch
Hakenelemente 58, 60 gelagert, und reibungsschlüssig entwickelte Drehmomentkräfte, die
auf die Klötzer 40, 42 aus Reibmaterial
aufgebracht werden, die dazu neigen, Drehkräfte zu erzeugen, die aus der
Drehung der Bremsscheiben entstehen, werden durch das Anschlagelement
oder Drehmoment übertragende
Element 66 und den Eingriff desselben mit den Seitenwänden des
Anschlagkanals oder Drehmoment übertragenden
Kanals 68, in den das Anschlagelement oder Drehmoment übertragende
Element gleitend enganliegend eingepasst ist, zum großen Teil aus
der Reibelement-Konstruktion herausgenommen. In der Tat und im Prinzip
sind die Toleranzen in Bezug auf die Gleitpassung des Anschlagelements oder
Drehmoment übertragenden
Elements 66 in dem Anschlagkanal oder Drehmoment übertragenden
Kanal 68 knapper (was enganliegendere Passung bedeutet),
als sie zwischen den Hakenelementen 58, 60 und
den Führungsschienen 54, 56 vorliegen.
Im Ergebnis dessen wird Verschleiß an den Klötzern 40, 42 aus
Reibmaterial in Bezug auf seine Gleichförmigkeit über die gesamte Arbeitsfläche des Reibmaterials
stark verbessert.
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Änderungen,
die an dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
vorgenommen werden können, während das
Ausführungsbeispiel
in dem Erfindungsbereich der anhängenden
Patentansprüche verbleibt,
sind unter anderem Änderungen
der Form und der Abmessungen und der genauen Position des Anschlagelements
oder Drehmoment übertragenden Elements 66 in
Bezug auf den Sattel 34.