-
Hintergrund
der Erfindung
-
Diese
Erfindung betrifft allgemein Scheibenbremsanordnungen und insbesondere
einen verbesserten Bremssattel zur Verwendung in einer Scheibenbremsanordnung
für ein
Kraftfahrzeug.
-
Die
meisten Kraftfahrzeuge sind mit einem Bremssystem ausgestattet,
um eine Bewegung des Fahrzeugs in einer gesteuerten Art und Weise
zu verlangsamen oder zu stoppen. Ein typisches Bremssystem Für ein Automobil
oder einen Kleinlastwagen umfasst eine Scheibenbremsanordnung für jedes Vorderrad
und entweder eine Trommelbremsanordnung oder eine Scheibenbremsanordnung
für jedes Hinterrad.
Die Bremsanordnungen werden durch hydraulischen oder pneumatischen
Druck betätigt,
der erzeugt wird, wenn ein Fahrer des Kraftfahrzeugs ein Bremspedal
niederdrückt.
Der Aufbau dieser Trommelbremsanordnungen und Scheibenbremsanordnungen
sowie die hierfür
verwendeten Aktuatoren sind im Stand der Technik gut bekannt.
-
Eine
typische Scheibenbremsanordnung umfasst einen Rotor, der an dem
Rad des Kraftfahrzeugs befestigt ist, um sich mit diesem zu drehen. Eine
Bremssattelanordnung ist auf Bolzen abgestützt, die an einem Bremsträger befestigt
sind. Der Bremsträger
ist an einer nicht drehbaren Komponente des Kraftfahrzeugs, wie
z.B. dem Fahrzeugrahmen befestigt. Die Bremssattelanordnung umfasst ein
Paar von Bremsbacken, die an gegenüberliegenden Seiten des Rotors
angeordnet sind. Die Bremsbacken sind betrieblich mit einem oder
mehreren hydraulisch betätigten
Kolben verbunden, um sich zwischen einer Nichtbremsposition, in
der sie von einander gegenüberliegenden
axialen Seiten oder Bremsoberflächen
des Rotors beabstandet sind, und einer Bremsposition, in der sie
in Reibeingriff mit den Bremsoberflächen des Rotors bewegt werden,
zu bewegen. Wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Bremspedal niederdrückt, drängt der
Kolben die Bremsbacken aus der Nichtbremsposition in die Bremsposition,
wodurch deren Reibeingriff mit den gegenüberliegenden Bremsoberflächen des
Rotors bewirkt und dadurch die Drehung des zugehörigen Fahrzeugrads verlangsamt
oder gestoppt wird.
-
Die
Lebensdauer eines Bremsbelags wird durch die Gleichmäßigkeit
des Kontaktdrucks zwischen den Reibplatten des Rotors und der Reiboberfläche des
Bremsbelags bei einer Betätigung
der Bremse beeinflusst. Wenn der Druck ungleichmäßig über die Fläche des Reibbelags verteilt
ist, hat der Reibbelag während
seiner Einsatzdauer über
einen lokalen Bereich eine höhere
Verschleißrate
und an einer anderen Stelle weniger Verschleiß. Unter dieser Voraussetzung
ist die Lebensdauer des Bremsbelags kürzer als wenn der Verschleiß des Reibbelags über seine
Fläche
gleichmäßig wäre. Durch
den Betätigungskolben
und den Rotor auf den Bremsbelag aufgebrachte Lasten, die Position
dieser Lasten und die Position von Reaktionskräften auf die aufgebrachten
Lasten können
einen ungleichmäßigen Verschleiß sowie
eine verringerte Lebensdauer verursachen. Eine ungleichmäßige Bremsbelagdruckverteilung
kann darüber
hinaus ein Bremsgeräusch
verursachen.
-
Es
besteht ein Bedarf, die Position der durch die Bremssättel auf
die Bremsbeläge
aufgebrachten Reaktionskräfte
einzustellen, um einen ungleichmäßigen Bremsbelagverschleiß zu vermeiden.
Vorzugsweise kann ein Bremssattel, der dieses gewünschte Ergebnis
erreicht, sowohl an dem linken Rad als auch an dem rechten Rad eingesetzt
werden, ohne dass es erforderlich ist, dass der Bremssattel an den Rädern nur
einer Kraftfahrzeugseite oder an den Vorderrädern oder an den Hinterrädern eingesetzt
wird.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Ein
erfindungsgemäßer Scheibenbremssattel
umfasst eine nach innen gerichtete Wand, eine seitlich von der nach
innen gerichteten Wand beabstandete nach außen gerichtete Wand und einen Steg,
der die nach innen gerichtete Wand und die nach außen gerichtete
Wand miteinander verbindet. Vorzugsweise ist der Bremssattel in
einem Rohzustand ein Aluminiumgussteil.
-
Hinsichtlich
der in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe "vorderer" und "hinterer" passiert ein Radius des Rotors dann,
wenn sich ein Bremsrotor, wie z.B. der in 1 gezeigte
Rotor 52, im Uhrzeigersinn dreht, während ein Kraftfahrzeugrad
vorwärts
fährt,
zuerst die "vordere" Seite der Bremsanordnung,
bevor der Radius des Rotors die "hintere" Seite der Bremsanordnung
passiert.
-
Jede
nach innen gerichtete und nach außen gerichtete Wand des Bremssattelrohteils
wird mit einem wechselseitig fluchtenden vorderen Stiftloch ausgebildet,
das auf der vorderen Seite um einen ersten Abstand von einer Querachse
beabstandet ist und sich durch die Dicke der Wände erstreckt. In ähnlicher
Weise ist jede nach innen gerichtete und nach außen gerichtete Wand des Gussteils
darüber
hinaus mit einem wechselseitig fluchtenden hinteren Stiftloch ausgebildet,
das auf der hinteren Seite um einen zweiten Abstand von der Achse
beabstandet ist und sich durch die Dicke der Wände erstreckt. Der erste Abstand,
der geringer als der, gleich dem oder größer als der zweite Abstand
sein kann, wird für
eine bestimmte Kraftfahrzeuganwendung durch Versuche bestimmt, so
dass der Verschleiß der
Reibbeläge,
die auf dem Bremssattel an den vorderen und hinteren Stiftlöchern abgestützt sind, über die
Breite des Belags gleichmäßig ist.
-
Die
Positionen der vorderen und hinteren Stiftlöcher an dem Bremssattel sind
für jede
Kraftfahrzeuganwendung vorbestimmt. Der Bremssattel und eine Scheibenbremsanordnung,
die den Bremssattel umfasst, können
auf jeder Seite des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, vorausgesetzt
der Bremssattel ist für
den Einsatz auf der linken oder der rechten Seite des Kraftfahrzeugs
ausgebildet. Keine Abmessung oder kein Merkmal des Bremssattels,
der Bremsbelagsanordnung oder einer anderen Komponente der Bremsanordnung
mit Ausnahme des bearbeiteten Bremssattels ist spezifisch für die rechte oder
die linke Seite des Kraftfahrzeugs oder für eine vordere oder hintere
Position an dem Kraftfahrzeug. Jeder Betätigungskolben oder jedes Paar
von Betätigungskolben
ist auf dem Bremssattel im Wesentlichen fluchtend mit der Querachse
des Bremssattels abgestützt.
-
Der
Bremssattel kann ohne Berücksichtigung
seiner Position im installierten Zustand unter Verwendung eines
einzigen Formwerkzeugs geformt werden. Die Scheibenbremsanordnung
kann mit Bremsbacken hergestellt werden, die für jede Kraftfahrzeugradposition
identisch sind. Die nach innen gerichtete Backe und die nach außen gerichtete
Backe sind ebenfalls gleich. Die Herstellung der Bremssattelanordnung
wird einfacher, da gemeinsame Komponenten für die linke und die rechte
Seite eingesetzt werden.
-
Weitere
Vorteile dieser Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden
detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wenn
sie im Lichte der beigefügten
Zeichnungen gelesen wird.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer aus dem Stand
der Technik bekannten Kraftfahrzeugscheibenbremsanordnung;
-
2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht ausgewählter Komponenten der in 1 dargestellten,
aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugscheibenbremsanordnung;
-
3 ist
eine geschnittene Vorderansicht eines Abschnitts der in 1 dargestellten,
aus dem Stand der Technik bekannten Scheibenbremsanordnung;
-
4 ist
eine perspektivische Ansicht eine Scheibenbremssattels, der an einem
rechten Rad angeordnet ist und von der nach innen gerichteten Seite
betrachtet wird, wobei sich das Rad vorwärts dreht;
-
5 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die die relativen Positionen
der Komponenten des in 4 dargestellten Bremssattels
zeigt;
-
6 ist
eine Unteransicht des in 4 dargestellten Bremssattels;
-
7 ist
eine Seitenansicht von der nach innen gerichteten Seite des in 4 dargestellten Bremssattels;
-
8 ist
eine Seitenansicht einer Bremsbacke, die mit dem in 1 dargestellten
Bremssattel eingesetzt werden kann;
-
9 ist
eine Seitenansicht einer alternativen Bremsbacke, die mit dem in 1 dargestellten Bremssattel
eingesetzt werden kann;
-
10 ist
eine schematische baustatische Darstellung, die ein aus dem Stand
der Technik bekanntes Verfahren zur Befestigung und Abstützung von
Bremsbacken an einem Bremssattel zeigt;
-
11 ist
eine schematische baustatische Darstellung, die ein Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Abstützung
einer jeden Bremsbacke an dem Bremssattel an dem vorderen Anschlagstift
zeigt; und
-
12 ist
eine schematische baustatische Darstellung, die ein Verfahren zur
Abstützung
einer jeden Bremsbacke an dem Bremssattel an den Positionen der
vorderen und hinteren Anschlagstifte zeigt.
-
Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
In
den 1 bis 3 ist ein Abschnitt einer aus
dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugscheibenbremsanordnung
dargestellt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Der allgemeine
Aufbau und die Funktion der aus dem Stand der Technik bekannten
Scheibenbremsanordnung 10 ist technisch konventionell.
Somit werden nur die Teile der aus dem Stand der Technik bekannten
Scheibenbremsanordnung 10 erläutert und dargestellt, die
für ein
vollständiges
Verständnis
dieser Erfindung erforderlich sind. Obwohl diese Erfindung in Verbindung
mit der hier offenbarten speziellen Kraftfahrzeugscheibenbremsanordnung 10 beschrieben
und dargestellt wird, versteht es sich, dass diese Erfindung, falls
gewünscht,
in Verbindung mit anderen Arten von Scheibenbremsanordnungen eingesetzt
werden kann.
-
Wie
in der den Stand der Technik darstellenden 1 gezeigt
ist, ist die Scheibenbremsanordnung 10 eine schwimmende
Scheibenbremsanordnung und umfasst einen allgemein C-förmigen Bremssattel,
der allgemein mit 12 bezeichnet ist. Der Bremssattel 12 umfasst
einen nach innen gerichteten Wandabschnitt 14 und einen
nach außen
gerichteten Wandabschnitt 16, die durch einen Zwischenstegabschnitt 18 miteinander
verbunden sind. Der Bremssattel 12 ist verschiebbar auf
einem Paar von Bolzen 20 abgestützt, die an einem insgesamt
mit 22 bezeichneten Bremsträger befestigt sind. Der Bremsträger 22 ist
ihrerseits an einer stationären
Komponente des Kraftfahrzeugs befestigt, beispielsweise einem Achsflansch
(nicht gezeigt), wenn die Scheibenbremsanordnung 10 an
einem Hinterrad installiert ist, oder einem Achsschenkel (nicht
gezeigt), wenn die Scheibenbremsanordnung 10 an einem Vorderrad
installiert ist.
-
Die
Bolzen 20 erstrecken sich durch nicht mit einem Gewinde
versehene Öffnungen 14A,
die in der nach innen gerichteten Wand 14 des Bremssattels 12 ausgebildet
sind. Jeder Bolzen 20 weist ein mit einem Gewinde versehenes
Ende 20A auf, das in einer in dem Bremsträger 22 vorgesehenen,
mit einem Gewinde versehenen Öffnung 22A aufgenommen
ist. Die Bolzen 20 stützen
den Bremssattel 12 relativ zu dem Bremsträger 22 sowohl
nach außen
(in 3 nach links) als auch nach innen (in 3 nach rechts)
verschiebbar ab. Eine derartige Verschiebung des Bremssattels 12 erfolgt,
wenn die Scheibenbremsanordnung 10 betätigt wird, wie nachfolgend erläutert werden
wird. Ein Paar von Schraubbolzen (nicht gezeigt) erstreckt sich
durch ein Paar von nicht mit einem Gewinde versehenen Öffnungen 22B,
die in dem Bremsträger 22 ausgebildet
sind, um den Bremsträger 22 an
der stationären
Komponente des Kraftfahrzeugs zu befestigen. Alternativ dazu können andere
Befesti gungsverfahren eingesetzt werden, um den Bremsträger 22 an
der stationären
Komponente des Kraftfahrzeugs zu befestigen.
-
Wie
am besten in 2 gezeigt ist, umfasst der Bremsträger 22 ein
Paar von sich axial und nach außen
erstreckenden Armen 24 und 26, die an ihren nach
innen gerichteten Enden durch eine innere Verbindungsstange 28 miteinander
verbunden sind. Die Arme 24 und 26 weisen nach
oben stehende Führungsschienen 24A und 26A auf,
die jeweils an ihnen ausgebildet sind. Die Führungsschienen 24A und 26A erstrecken
sich quer zu den Armen 24 bzw. 26 und parallel
zueinander. Die Führungsschienen 24A und 26A stützen eine
nach innen gerichtete Bremsbacke 30 bzw. eine nach außen gerichtete
Bremsbacke 32 ab, die auf den Führungsschienen gleiten.
-
Die
nach innen gerichtete Bremsbacke umfasst eine Grundplatte 34 sowie
einen Reibbelag 36. Die nach innen gerichtete Grundplatte 34 umfasst einander
gegenüberliegende
Enden mit darin ausgebildeten Kerben 34A und 34B,
die sich mit den Führungsschienen 24A und 26A dem
Bremsträger 22 in Eingriff
befinden und die nach innen gerichtete Bremsbacke 30 darauf
abstützen.
Die nach außen gerichtete
Bremsbacke 32 umfasst eine Grundplatte 38 sowie
einen Reibbelag 40. Die nach außen gerichtete Grundplatte 38 umfasst
einander gegenüberliegende
Enden mit darin ausgebildeten Kerben 38A und 38B,
die sich mit den Führungsschienen 24A und 26A dem
Bremsträger 22 in
Eingriff befinden und die nach außen gerichtete Bremsbacke 32 darauf
abstützen.
Alternativ dazu kann die nach innen gerichtete Bremsbacke 30 auf
einem Bremskolben der aus dem Stand der Technik bekannten Scheibenbremsanordnung 10 abgestützt sein,
während
die nach außen
gerichtete Bremsbacke 32 an dem nach außen gerichteten Wandabschnitt 16 des
Bremssattels 12 abgestützt
sein kann.
-
Eine
in 3 allgemein mit 50 bezeichnete Betätigungseinrichtung
dient der Betätigung
der Scheibenbremsanordnung 10. Die Betätigungseinrichtung 50 umfasst
einen Bremskolben 42, der in einem Zylinder oder einer
Ausnehmung 14B angeordnet ist, der/die in die Außenfläche der
nach innen gerichteten Wand 14 des Bremssattels 12 gebohrt
ist. Die in dieser Ausführungsform
als hydraulische Betätigungseinrichtung
dargestellte Betätigungseinrichtung 50 dient
dazu, den Kolben 42 in dem Zylinder 14B nach außen (in 3 nach
links) zu bewegen. Es können
jedoch andere Arten einer Betätigungseinrichtung 50,
wie z.B. elektrische, pneumatische und mechanische Arten eingesetzt
werden.
-
Die
aus dem Stand der Technik bekannte Scheibenbremsanordnung 10 umfasst
darüber
hinaus eine Staubschutzbalgdichtung 44 und eine ringförmige Fluiddichtung 46.
Die Staubschutzbalgdichtung 44 besteht aus einem flexiblen
Material und weist ein erstes Ende auf, das sich mit einem nach außen gerichteten
Ende des Zylinders 14B in Eingriff befindet. Ein zweites
Ende der Staubschutzbalgdichtung 44 befindet sich mit einer
ringförmigen
Nut in Eingriff, die in einer äußeren Seitenwand
des Kolbens 42 ausgebildet ist. In der Staubschutzbalgdichtung 44 ist
zwischen deren ersten und zweiten Enden eine Mehrzahl von flexiblen
Faltungen ausgebildet. Die Staubschutzbalgdichtung 44 dient
dazu, den Eintritt von Wasser, Schmutz und anderen Verunreinigungen
in die Ausnehmung 14B zu verhindern. Die Fluiddichtung 46 ist
in einer ringförmigen
Nut angeordnet, die in einer Seitenwand der Ausnehmung 14B ausgebildet
ist und befindet sich mit der radialen Außenfläche des Kolbens 42 in
Eingriff. Die Fluiddichtung 46 dient dazu, eine abgedichtete
hydraulische Betätigungskammer 48 festzulegen,
in der der Kolben 42 verschiebbar angeordnet ist. Darüber hinaus
ist die Fluiddichtung 46 so ausgestaltet, dass sie als "roll back"-Dichtung wirkt, um den Kolben 42 in der
Ausnehmung 14B zurückzuziehen
(in 3 nach rechts), wenn das Bremspedal gelöst wird.
-
Die
aus dem Stand der Technik bekannte Scheibenbremsanordnung 10 umfasst
ferner einen Bremsrotor 52, der an einem Rad (nicht gezeigt)
des Kraftfahrzeugs befestigt ist, um sich mit diesem zu drehen.
Der dargestellte Bremsrotor 52 umfasst ein Paar von einander
gegenüberliegenden
Reibscheiben 54 und 56, die voneinander durch
eine Mehrzahl von dazwischen angeordneten Rippen oder Stempeln 58 in
einer bekannten Art und Weise beabstandet sind. Der Bremsrotor 52 erstreckt
sich zwischen dem nach innen gerichteten Reibbelag 36 und
dem nach außen
gerichteten Reibbelag 40 radial nach außen.
-
Wenn
es gewünscht
ist, die aus dem Stand der Technik bekannte Scheibenbremsanordnung 10 zu
betätigen,
um eine Drehung des Bremsrotors 52 und des an dem Rotor
befestigten Fahrzeugrads zu verzögern
oder zu stoppen, drückt
der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Bremspedal (nicht gezeigt) nieder.
In einer aus dem Stand der Technik gut bekannten Art und Weise verursacht
ein Niederdrücken
des Bremspedals, dass Hydraulikfluid unter Druck in den Zylinder 48 zugeführt wird.
Das unter Druck stehende Hydraulikfluid drängt den Kolben 42 nach
außen
(in der technischen 3 nach links) in Eingriff mit
der Grundplatte 34 der nach innen gerichteten Bremsbacke 30.
Infolgedessen wird der Reibbelag 36 der nach innen gerichteten
Bremsbacke 30 in Reibeingriff mit der nach innen gerichteten
Reibscheibe 54 des Bremsrotors 52 bewegt. Gleichzeitig
verschiebt sich der Bremssattel 12 auf den Bol zen 20 nach
innen (in der technischen 3 nach rechts),
so dass seine nach außen
gerichtete Wand 16 den Reibbelag 40 der nach außen gerichteten
Bremsbacke 32 in Reibeingriff mit der nach außen gerichteten
Reibscheibe 56 des Bremsrotors 52 bewegt. Infolgedessen
befinden sich die einander gegenüberliegenden Reibscheiben 54 und 56 des
rotierenden Bremselements 52 in Reibeingriff mit den entsprechenden Reibbelägen 36 und 40,
um eine Drehung des Bremsrotors 52 und des Rads zu verlangsamen
oder zu stoppen. Der bisher beschriebene Aufbau und die bisher beschriebene
Funktion der aus dem Stand der Technik bekannten Scheibenbremsanordnung 10 ist technisch
konventionell.
-
In
den 4–7 ist
die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf eine Scheibenbremsanordnung 110 beschrieben,
die einen Betätigungskolben
in einem in einer nach innen gerichteten Bremssattelwand angeordneten
Bremszylinder und einen weiteren Kolben in einem in einer nach außen gerichteten
Bremssattelwand angeordneten Bremszylinder umfasst. Eine derartige
Scheibenbremsanordnung wird als Festsatteldesign mit gegenüberliegenden Kolben
bezeichnet. Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Schwimmsattelscheibenbremsanordnung
anwendbar, wie z.B. die mit Bezugnahme auf die 1–3 beschriebene
und auf die Festsattelscheibenbremsanordnung mit gegenüberliegenden
Kolben, die mit Bezugnahme auf die 4–7 beschrieben
wird.
-
Der
in den 4–7 dargestellte
Scheibenbremssattel 110 ist eine einheitliche Komponente,
die mit einer nach innen gerichteten Wand 112, einer nach
außen
gerichteten Wand 114 und einem Steg 116 ausgebildet
ist, der die nach innen gerichteten und die nach außen gerichteten
Wände an
einer radialen Außenfläche miteinander
verbindet und ein Fenster 113 an gegenüberliegenden Seiten einer Querachse 160 aufweist,
wobei durch die Fenster in 4 eine äußere Bremsbacke
und eine Reibscheibe 118 zu sehen sind. Das Bremssattelrohteil
ist vor der Bearbeitung symmetrisch um eine Längsebene 115 und um
eine Ebene 160. Die nach innen gerichtete Wand 112 ist
mit einem seitwärts
gerichteten Zylinder ausgebildet, der im installierten Zustand einen ersten
Kolben enthält,
und die äußere Wand 114 ist mit
einem ähnlichen
Zylinder ausgebildet, der im installierten Zustand einen gegenüberliegenden
zweiten Zylinder enthält.
Jeder Kolben drängt
eine Bremsbacke von einer gegenüberliegenden
Seite des Rotors in Kontakt mit der Reibscheibe 118. Ein
Pfeil A zeigt die Rotationsrichtung der Reibscheibe 118 und des
Fahrzeugrads an, wenn sich das Rad dreht, um das Kraftfahrzeug vorwärts zu bewegen.
-
Der
Steg 116, der die nach innen gerichteten und die nach außen gerichteten
Wände 112, 114 miteinander
verbindet, umfasst einen zwischen den Fenstern 113 angeordneten
Trägerabschnitt 117.
Die Anwesenheit des Trägers
verstärkt
und versteift den Steg, wodurch es ermöglicht wird, dass die Wanddicke
des Stegs 116 relativ dünn
ist und wodurch der Einsatz eines Rotors 118 mit einem
größeren Durchmesser
für eine
gegebene Radgröße möglich wird.
-
Hydraulisches
Bremsfluid unter Druck wird durch einen Einlass 120, der
in der nach innen gerichteten Bremssattelwand 112 durch
Bearbeiten des Bremssattels nach seiner Formgebung durch Gießen ausgebildet
wird, sowohl dem Bremssattel zugeführt als auch zu einem Hauptzylinder
zurückgeführt. Ein Überführungsrohr 122 stellt
eine hydraulische Verbindung zwischen dem inneren hydraulischen Bremszylinder
und dem äußeren hydraulischen Bremszylinder
her.
-
Der
Bremssattel 110 ist mit zwei Ablassschrauben 124 ausgestattet,
durch die Luft aus dem Hydrauliksystem entfernt werden kann. Zwei
Innensechskantschrauben 126, die in an der Außenfläche des
Bremssattels 110 ausgebildeten Ausnehmungen sitzen, befestigen
den Bremssattel mechanisch an einem Achsschenkel oder einem Achsflansch.
-
Nachdem
das Bremssattelrohteil gegossen oder durch ein anderes Verfahren
geformt worden ist, werden die nach innen gerichtete Wand 112 und
die nach außen
gerichtete Wand 114 des Bremssattels 110 mit vorderen
Löchern 130 und
hinteren Löchern 132 ausgebildet,
wobei sich jedes Loch durch die entsprechende Wand erstreckt und
bei der Montage einen Anschlagstift aufnimmt. Die vorderen Löcher 130 fluchten
wechselseitig in axialer Richtung; die hinteren Löcher 132 fluchten
wechselseitig in axialer Richtung. Das in 4 gezeigte
hintere Loch 132 ist an einem Ansatz 133 angeordnet,
der in der Wand 112 ausgebildet ist; das vordere Loch 130 ist
beabstandet von einem Ansatz 131 gezeigt, der in der Wand 112 ausgebildet
ist. Die Anordnung der Löcher 130, 132 kann
jedoch umgekehrt sein, so dass die hinteren Löcher 132 an den Ansätzen 131 angeordnet
sind und die vorderen Löcher 130 von
den Ansätzen 133 beabstandet
sind. Alternativ dazu kann in Abhängigkeit der bevorzugten Position,
wie nachfolgend diskutiert, keines der Löcher 130, 132 an
einem Ansatz angeordnet sein oder beide Löcher können an einem Ansatz angeordnet
sein. In jedem Fall wird die bevorzugte Position der vorderen Löcher 130 und
der hinteren Löcher 132 vorzugsweise
für eine
bestimmte Kraftfahrzeuganwendung bestimmt und empirisch dargestellt
und dann werden die Löcher
an der gewünschten
Position für
die Anwendung in das Gussteil eingearbeitet.
-
5 ist
eine Explosionsansicht einer Anordnung, die die relativen Positionen
der nach innen gerichteten Bremsbacke 134 und der nach
außen
gerichteten Bremsbacke 136 im in dem Bremssattel montierten
Zustand zeigt. Jede Bremsbacke 134, 136 umfasst
einen Reibbelag 138, der an der nach innen gerichteten
Oberfläche
einer Grundplatte 140, 141 befestigt ist, die
mit einem langgestreckten vorderen Loch 142–143 und
einem langgestreckten hinteren Loch 144, 145 ausgebildet
ist. Bei der Montage wird ein vorderer Anschlagstift 146 in
das vordere Anschlagstiftloch 130 eingepasst und ein hinterer
Anschlagstift 148 wird in das hintere Anschlagstiftloch 132 eingepasst.
In ähnlicher
Weise werden auf der nach außen
gerichteten Seite des Bremssattels 110 der vordere Anschlagstift 150 und
der hintere Anschlagstift 152 jeweils in ein entsprechendes
Loch eingepasst, das in der nach außen gerichteten Wand 114 des
Bremssattels 110 ausgebildet ist.
-
Wie
in 6 gezeigt ist, ist der Kolben 154, der
die nach außen
gerichtete Bremsbacke 136 betätigt, damit sich diese nach
innen in Eingriff mit der rotierenden Scheibe 118 bewegt,
in einem Zylinder angeordnet, der in der nach außen gerichteten Bremssattelwand 114 ausgebildet
ist. In ähnlicher
Weise ist der nach innen gerichtete Kolben, der die nach innen gerichtete
Bremsbacke 134 betätigt,
damit sich diese nach außen
in Eingriff mit der Rotorscheibe 118 bewegt, in der nach
innen gerichteten Bremssattelwand 112 angeordnet.
-
Die 6 und 7 zeigen
die vorderen Anschlagstifte 146, 150 näher an der
Querachse 160 angeordnet und die hinteren Anschlagstifte 148, 152 weiter
beabstandet von der Achse 160 angeordnet als die vorderen
Anschlagstifte. Der Kopf eines jeden hinteren Anschlagstifts 148, 152 ist
innerhalb der Kontur des Ansatzes 133 angeordnet, der Kopf
eines jeden vorderen Anschlagstifts 146, 150 ist
jedoch entfernt von dem Ansatz 131 an der Vorderseite des Bremssattels 110 angeordnet.
-
8 ist
eine Vorderansicht einer alternativen Bremsbacke 170 zur
Verwendung mit dem Bremssattel. Die Grundplatte 172 der
Bremsbacke 170 ist mit einer Ausnehmung 174 ausgebildet,
in die ein Stift 175 eingepasst ist, der sich quer über den Bremssattel
parallel zu der Achse 160 erstreckt und auf der Grundfläche der
Ausnehmung 174 sitzt, um die Bremsbacke gegen eine radial
nach außen
gerichtete Bewegung in ihrer Position zu halten. Die Grundplatte 172 ist
mit einer vorderen Ausnehmung 176, in die der vordere Anschlagstift 150 eingepasst ist,
und einer hinteren Ausnehmung 178 ausgebildet, in die der
hintere Anschlagstift 152 eingepasst ist. Wenn sich das
Kraftfahrzeug vorwärtsbewegt,
dreht sich der Rotor 118 in der Richtung A; daher wird
die Bremsbacke, wenn die Bremsbacke 170 mit dem Rotor in
Eingriff gelangt, in der Richtung A verschoben, so dass der vordere
Anschlagstift 150 den vorderen Oberflächenrand 180 der Ausnehmung 176 berührt und
in einen Abstand von der Randoberfläche 181 der Ausnehmung 176 gerät. Der hintere
Anschlagstift 150 kann von den vorderen und hinteren Randoberflächen 182, 183 der
hinteren Ausnehmung 178 beabstandet sein, oder der Stift 152 kann
die Oberfläche 183 berühren. Wenn
sich die Bremsbacke 180 in axialer Richtung entlang der
Oberfläche
des Stifts 150 bewegt, während sich der Reibbelag 186 mit dem
Rotor 118 in Eingriff befindet, wird an der vorderen Randoberfläche 180 der
Ausnehmung 176 eine Reibkraft entwickelt.
-
9 zeigt
eine weitere Bremsbacke 184. Die Grundplatte 186 der
Bremsbacke 184 ist mit zwei Haken 188, 189 ausgebildet,
die sich jeweils mit Stiften 190, 192 in Eingriff
befinden, die sich quer über den
Bremssattel 110 parallel zu der Querachse 160 erstrecken,
um die Bremsbacke in Position zu halten und eine radiale Bewegung
aus der in 9 gezeigten Position zu verhindern.
Die Grundplatte 186 ist mit einer vorderen Ausnehmung 176,
in die der vordere Anschlagstift 150 eingepasst ist, und
einer hinteren Ausnehmung 178 ausgebildet, in die der hintere
Anschlagstift 152 eingepasst ist. Die Vorwärtsrichtung
des Rotors ist die Richtung A. Wenn die Bremsbacke 184 mit
dem Rotor 118 in Eingriff gelangt, wird die Bremsbacke
in der Richtung A verschoben, so dass der vordere Anschlagstift 150 den
vorderen Rand des Oberflächenrands 180 der
Ausnehmung 176 berührt
und in einen Abstand von der Randoberfläche 181 der Ausnehmung 176 gelangt.
Der hintere Anschlagstift 152 kann von den vorderen und
hinteren Randoberflächen 182, 183 der
Ausnehmung 178 beabstandet sein, oder er kann die vordere
Oberfläche 183 der
Ausnehmung 178 berühren.
Wenn sich die Bremsbacke 184 in axialer Richtung entlang
der Oberfläche
des Stifts 150 bewegt, während sich der Reibbelag 186 mit
dem Rotor 118 in Eingriff befindet, wird eine Reibkraft
an der vorderen Randoberfläche 180 der
Ausnehmung 176 entwickelt.
-
Die
Position der vorderen und hinteren Löcher 130, 132 für die vorderen
Anschlagstifte 146, 150 und die hinteren Anschlagstift 148, 152 bestimmen,
ob die Stifte die Randoberflächen 180–183 der Ausnehmungen 176, 178 oder
die Oberflächen
der Grundplattenlöcher 142–144 der
Bremsbacken 134, 136 berühren, die den Oberflächen 180–183 entsprechen.
-
10 ist
eine baustatische Darstellung einer Scheibenbremsbacke, die in einen
Bremssattel eingepasst ist, wobei die Darstellung die angelegten Lasten
und Reaktionskräfte
an der Bremsbacke zeigt, wenn sie unter Verwendung eines konventionel len
Verfahrens auf dem Bremssattel abgestützt ist. Die Bremsbacke umfasst
eine Grundplatte 200 und einen Reibbelag 202,
der an der Grundplatte befestigt ist und einer Bremsscheibe gegenüberliegt, die
von links nach rechts in einer Richtung A über die nach innen gerichtete
Fläche 204 des
Reibbelags vorbeigeführt
wird, wenn sich das Rad vorwärts dreht.
Eine von dem Bremskolben auf die Grundplatte aufgebrachte Kraft
Fp bewegt den Reibbelag 202 in Eingriff
mit der Bremsscheibe. Die aufgebrachte Kraft Fp ist
um einen Abstand(e) von der Querachse 160 der Bremsanordnung
versetzt.
-
Der
resultierende Druck auf die Kontaktfläche zwischen dem Reibbelag 202 und
der Bremsscheibe ist Fl, der aufgrund einer
Ungleichmäßigkeit des
Kontaktdrucks über
die nach innen gerichtete Fläche 204 des
Reibbelags um einen Abstand(f) von der Querachse 160 versetzt
ist. Die Kontaktdruckkraft Fl hat eine Reibkraftkomponente µ × Fl, die aufgrund der Bewegung des Bremsrotors
auf der Oberfläche
auf die nach innen gerichtete Oberfläche 204 des Reibbelags 202 aufgebracht
wird. Der Reibkoeffizient an der Grenzfläche zwischen der Bremsscheibe
und dem Reibbelag 202 ist µ.
-
Der
Reibkraft µ × Fl wirkt die Kraft Fa an
der Kontaktoberfläche
zwischen dem hinteren Anschlagstiftkontakt 206 und der
Grundplatte 200 entgegen, die um den Abstand(h) von der
nach innen gerichteten Oberfläche 204 der
Bremsbacke beabstandet ist. Die Reaktionskraft Fa hat
eine Reibkraftkomponente µa × Fa, die aufgrund der Bewegung der Grundplatte auf
der Oberfläche
des hinteren Anschlagstifts an der Grundplatte an dem Anschlagstiftloch
entwickelt wird. Der Reibkoeffizient zwischen dem Anschlagstift und
dem Anschlagstiftloch ist µa. Der Abstand h ist gleich der Dicke des
Reibbelags plus die Hälfte
der Grundplattendicke.
-
Das
durch die Anschlagstiftreaktionskraft Fa und
die Reibkraft µ × Fl erzeugte Kräftepaar neigt dazu, den Bremsbelag
in der Ansicht nach 10 gegen den Uhrzeigersinn zu
drehen. Darüber
hinaus ist µa × Fa Fp entgegengerichtet
und dies erhöht
das Ausmaß der
Rotation. Das Kippmoment wird an dem hinteren Ende durch µa × Fa weiter erhöht, das sich mit µ × Fl verbinden kann. Diese Rotation gegen den Uhrzeigersinn
erhöht
die Größe des Kontaktdrucks zwischen
der rotierenden Scheibe und der Bremsbelagoberfläche 204 in der Nähe des vorderen
Rands 208 und verringert die Größe des Kontaktdrucks zwischen
der rotierenden Scheibe und der Bremsbelagoberfläche in der Nähe des hinteren
Rands 210. Diese Ungleichmäßigkeit des Kontaktdrucks verursacht einen
größeren Verschleiß des Reibbelags 202 an dem
vorderen Rand 208 und einen geringeren Verschleiß an dem
hinteren Rand 210. Um diesen ungleichmäßigen Verschleiß des Reibbelags
zu vermeiden und um der Exzent rizität der Kontaktdruckkraft Fl von der Querachse 160 entgegenzuwirken,
ist es üblich,
die Mittelachse des Bremskolbens und der Kolbenkraft Fp um
den Abstand(e) an der hinteren Seite der Querachse 160 zu
versetzen.
-
11 ist
eine baustatische Darstellung einer Reibbremsbacke, die auf einem
erfindungsgemäßen Bremssattel
abgestützt
ist. Die Kraft Fa, die der Reibkraft µ × Fl entgegenwirkt, ist an dem vorderen Anschlagstiftkontakt 212 angeordnet
und die Kraft Fp des hydraulisch betätigten Kolbens
fluchtet im Wesentlichen mit der Querachse 160. Der vordere
Anschlagstiftkontakt 212 ist näher an der Querachse 160 angeordnet
als der hintere Anschlagstiftkontakt 206, der in dieser
Anordnung die Grundplatte 200 nicht berührt und keine Reaktion auf
die aufgebrachten Lasten bereitstellt.
-
In
der Anordnung nach 11 erzeugt das Kräftepaar,
das die Reaktionskraft Fa des vorderen Anschlagstifts
und die Reibkraft µ × Fl auf der nach innen gerichteten Oberfläche 204 des
Reibbelags 202 umfasst, wiederum ein gegen den Uhrzeigersinn gerichtetes
Moment, das dazu neigt, den Kontaktdruck auf der Oberfläche 204 in
der Nähe
des vorderen Rands 208 des Reibbelags 202 zu erhöhen und den
Kontaktdruck an der Oberfläche 204 an
dem hinteren Rand 206 des Reibbelags zu verringern. Diesem
Kippmoment wirkt teilweise die Reibkomponentenkraft µa × Fa an dem Anschlagstiftkontakt bei 212 entgegen.
Daher kann die Verteilung des Kontaktdrucks an der Reibfläche 204 des
Reibbelags 202 eingestellt werden, indem die Position der
vorderen und hinteren Anschlagstiftkontakte 212 bzw. 206 relativ
zu der Querachse 160 verändert werden und der Kontaktdruck
kann im optimierten Zustand gleichmäßig gestaltet werden. In dem
in 11 gezeigten Beispiel ist der Abstand zwischen
dem vorderen Anschlagstiftkontakt 212 und der Querachse 160 geringer
als der Abstand zwischen dem hinteren Anschlagstiftkontakt 206 und
der Achse 160. Die 4–7 zeigen
den Bremssattel mit dieser Anordnung. Die optimale Position des
vorderen Anschlagstifts, die den gleichmäßigsten Verschleiß der Reibbelagoberfläche 204 erzeugt,
wird für
jede Kraftfahrzeuganwendung empirisch bestimmt und die Anschlagstiftlöcher 130, 132 werden
an der optimalen Position eingearbeitet. Da der Bremskolben im Wesentlichen
mit der Querachse 160 fluchtet, kann der bearbeitete Bremssattel
ohne Änderung
außer
dem Schließen
eines nicht verwendeten Fluidzufuhranschlusses 120, wie
nachfolgend beschrieben werden wird, an jedem Rad des Kraftfahrzeugs
eingesetzt werden.
-
Alternativ
dazu können
sowohl die vorderen Anschlagstifte 146, 150 als
auch die hinteren Anschlagstifte 148, 152 derart
angeordnet werden, dass sie beide eine Reaktion auf die Reibkraft µ × Fl bereitstellen, die auf der Oberfläche 204 angeordnet ist. 12 zeigt
die vorderen und hinteren Anschlagstiftkontakte 212, 216,
die an der Grundplatte 200 eine Reaktion auf die Reibkraft µ × Fl bereitstellen. In diesem Fall wird wiederum
die optimale Position der vorderen und hinteren Anschlagstifte,
die den gleichmäßigsten
Verschleiß der
Reibbelagoberfläche 204 erzeugt,
für jede
Kraftfahrzeuganwendung empirisch bestimmt und die Anschlagstiftlöcher 130, 132 werden
an den optimalen Positionen eingearbeitet. Der Bremskolben fluchtet
mit der Querachse 160 und der bearbeitete Bremssattel kann
an jedem Rad des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
-
Die
optimale Position der vorderen und hinteren Anschlagstifte, die
einen gleichmäßigen Bremsbelagverschleiß erzeugt,
wird empirisch bestimmt, da die den Bremsbelagverschleiß beeinflussenden
Kräfte
von der Größe der Kraft
Fl abhängen.
Die Größe der Kraft
Fl kann von Anwendung zu Anwendung und innerhalb
unterschiedlicher Betriebszyklen variieren, sogar wenn die Bremsanordnung
die gleiche Kolbengröße aufweist.
Aufgrund der Anzahl und des Bereichs der involvierten Variablen,
wird die optimale Position der vorderen und hinteren Anschlagstiftkontakte 212 und 206 vorzugsweise
durch Versuche bestimmt.
-
Nachdem
ein Bremssattelrohteil vorzugsweise durch Gießen oder ein anderes Verfahren
geformt worden ist, wird es in geeigneter Art und Weise bearbeitet,
um einen hydraulischen Bremsfluideinlassanschluss 120,
Ausnehmungen und Löcher
für die
zwei Schrauben 126 an der Außenfläche der nach innen gerichteten
Wand 112 zur Befestigung des Bremssattels an dem Kraftfahrzeug,
zwei Löcher
für die
Ablassschrauben 124, durch die Luft aus dem Hydrauliksystem
entfernt werden kann, Löcher,
die das Überführungsrohr 122 aufnehmen,
das die nach innen gerichteten und die nach außen gerichteten hydraulischen
Bremszylinder hydraulisch verbindet, und Anschlagstiftlöcher 130, 132 in
den nach innen gerichteten und den nach außen gerichteten Wänden 112, 114 auszubilden.
-
Der
Bremssattel 110 in dem in 4 gezeigten
bearbeiteten Zustand aber ohne die Anschlagstiftlöcher kann
auf der linken oder der rechten Seite des Kraftfahrzeugs eingesetzt
werden, indem der Bremssattel um eine halbe Drehung um eine vertikale
Achse gedreht wird, die durch die Ebene 115 führt, bevor
der Bremssattel an dem Kraftfahrzeug montiert wird; vorausgesetzt
die Position der vorderen Anschlagstiftlöcher 130 bezüglich der
Querachse 160 ist auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs
die gleiche und die Position der hinteren Anschlagstiftlöcher 132 bezüglich der
Querachse 160 ist auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs
die gleiche.
-
Alternativ
dazu kann ein Bremssattelrohteil so bearbeitet werden, dass ein
Einlassanschluss 120 symmetrisch auf jeder Seite der Längsebene 115, d.h.
an der nach innen gerichteten Wand und der nach außen gerichteten
Wand ausgebildet ist, und zwei Ausnehmungen und zwei Löcher für die Bolzen 126,
die den Bremssattel an dem Kraftfahrzeug befestigen, symmetrisch
auf jeder Seite der Ebene 115 an der nach innen gerichteten
Wand und der nach außen
gerichteten Wand ausgebildet sind. In 4 sind nur
ein Einlassanschluss 120 und zwei Ausnehmungen und zwei
Löcher
für die
Bolzen 126 gezeigt, die in der nach innen gerichteten Wand
angeordnet sind. Die Einlassöffnung 120 auf
einer Seite der Ebene 115 ist durch einen Stopfen verschlossen,
wodurch die nach außen
gerichtete Wand des Bremssattels 110 definiert wird. Die
Position der vorderen Anschlagstiftlöcher 130 bezüglich der
Querachse 160 ist auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs
die gleiche und die Position der hinteren Anschlagstiftlöcher 132 bezüglich der
Querachse 160 ist auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs
die gleiche.
-
Alternativ
dazu kann das Bremssattelrohteil so bearbeitet werden, dass der
bearbeitete Bremssattel entweder auf der rechten oder der linken
Seite des Kraftfahrzeugs installiert werden kann. In diesem Fall
ist die Seite oder Kraftfahrzeugseite, auf der der bearbeitete Bremssattel
installiert werden soll, vorbestimmt und der Bremssattel wird wie
in 4 gezeigt ausgebildet, d.h. mit dem Einlassanschluss 120 und Ausnehmungen
und Löchern
für Bolzen 126,
die an der nach innen gerichteten Wand 112 angeordnet sind.
Die Position der vorderen Anschlagstiftlöcher 130 bezüglich der
Querachse 160 ist an beiden Seiten des Kraftfahrzeugs die
gleiche und die Position der hinteren Anschlagstiftlöcher 132 bezüglich der Querachse 160 ist
auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs die gleiche.