DE19547792A1

DE19547792A1 - Teilbelag-Scheibenbremse

Info

Publication number: DE19547792A1
Application number: DE1995147792
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Tietz-Stierle; Wolfram Honsberg; Georg Eichner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1997-06-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Teilbelag-Scheibenbremse nach dem Oberbe griff der Ansprüche 1 bis 3.

Derartige Scheibenbremsen sind allgemein bekannt und beispielsweise in der DE- U 68 05 501 dargestellt und beschrieben. Generell neigen die bekannten Schei benbremsen zu unerwünschten Quietschgeräuschen, insbesondere bei neuen Reibbelägen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bekannte Scheibenbremsen so weiterzubilden, daß Quietschgeräusche verhindert oder zumindest reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2 oder 3 gelöst.

Scheibenbremsen mit neuen Bremsbacken neigen in besonderem Maße zu Quietschgeräuschen, da die Reibbeläge der Bremsbacken im Neuzustand unter Umständen undefiniert an der Bremsscheibe zur Anlage kommen. Dies trifft ins besondere für die Anfangsphase eines Bremsvorgangs und für leichte Bremsun gen zu. Kritisch ist hierbei insbesondere eine Anlage der Reibbeläge nur radial außenliegend, d. h. dem Bremsscheibentopf abgewandt. Die Bremsscheibe besitzt in diesen Außenabschnitten eine geringere Struktursteifigkeit als im Bereich des Bremsscheibentopfes und kann somit leichter in ihren Eigenschwingformen ange regt werden, wodurch hochfrequente Quietschgeräusche entstehen.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, neue Bremsbacken durch entsprechende konstruktive Maßnahmen zunächst nur radial innenliegend, d. h. in der Nähe des Bremsscheibentopfes, zur Anlage zu bringen.

Dies hat in schwingungstechnischer Hinsicht den grundsätzlichen Vorteil, daß durch die höhere Steifigkeit der Bremsscheibe in Topfnähe die Bremsscheibe we niger leicht zu Eigenschwingungen angeregt wird.

Darüber hinaus ergibt sich unter Umständen im Einzelfall ein weiteres Potential zur Geräuschreduzierung: Entspricht nämlich die halbe Wellenlänge einer kritischen Eigenschwingform am äußeren Bereich der Bremsscheibe in etwa der Länge der radial außenliegenden Kante des Reibbelags, so liegen ideale Bedingungen für eine Schwingungsanregung vor. Eine derartige Konstellation kann durch die erfindungsgemäße radial innere Anlage der Reibbeläge im Einzelfall maßgeblich entschärft werden.

Grundsätzlich bestehen verschiedene Möglichkeiten, eine innenseitige Anlage des Reibbelages zu erreichen. Anspruch 1 schlägt hierzu eine ungleichmäßige Dicke der Bremsbacke vor, wobei entweder der Reibbelag selbst eine Stufe oder eine lineare Dickenänderung aufweisen oder der Belagträger bei konstanter Reibbe lagdicke keilförmig ausgebildet sein kann. Alternativ ist gemäß Anspruch 2 eine Schrägstellung der Bremsbacken über einen abgestuften oder abgeschrägten Kol ben möglich. Auch kann die innenseitige Anlage des Reibbelages durch einen schräggestellten Bremskolben (Anspruch 3) erreicht werden, wobei entweder der Bremssattel insgesamt schräggestellt wird oder der Bremskolben in Bezug auf den Bremssattel eine Schrägstellung aufweist. Bei der Schrägstellung der Bremskolben nach Anspruch 3 wird auch bei eingelaufenen Reibbelägen noch eine innenseitige Anlage der Bremsbacken erreicht, wenn nur geringe Bremsdrücke anliegen.

Grundsätzlich wirkt sich bereits die Schrägstellung der Bremsbacke auf einer Seite der Bremsscheibe positiv auf das Quietschverhalten der Scheibenbremse aus. Weitreichendere Vorteile ergeben sich dann, wenn die Bremsbacken beidseits der Bremsscheibe jeweils radial innenseitig zur Anlage an der Bremsscheibe kommen (Anspruch 4). Bei Festsattelbremsen kann dies durch eine symmetrische Ausbil dung der Scheibenbremse erreicht werden. Bei Schwimmsattelbremsen sind auf der bremskolbenabgewandten Seite zusätzliche Maßnahmen erforderlich, wie bei spielsweise abgeschrägte Anlageflächen an der kolbenabgewandten Seite des Schwimmsattels.

Neben der Schrägstellung der Bremsbacken in radialer Richtung ist es auch mög lich, die Bremsbacken so anzustellen, daß sie in Umfangsrichtung der Brems scheibe jeweils nur an einem ihrer äußeren Randbereiche an der Bremsscheibe zur Anlage kommen. Dies ist in den beiden Patentanmeldungen 195 45 744.7 und 195 46 745.5 der Anmelderin näher ausgeführt, mit ebenfalls sehr vorteilhaften Auswirkungen auf das Quietschverhalten einer Scheibenbremse. Der Inhalt der beiden genannten Patentanmeldungen wird hiermit ausdrücklich in die vorliegende Patentanmeldung mit einbezogen. Besondere Vorteile hinsichtlich des Geräusch verhaltens einer Scheibenbremse ergeben sich dann, wenn gemäß Anspruch 5 beide Maßnahmen (radiale Schrägstellung und einseitige Anlage in Umfangsrich tung) zusammen angewandt werden. Hiermit liegen bei leichten Bremsungen die Bremsbacken nur mit einer Ecke der Reibbeläge an der Bremsscheibe an, mit der Tendenz zu flächiger Anlage bei größeren Bremsdrücken und zunehmendem Verschleiß der Reibbeläge.

Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand sche matischer Zeichnungen dargestellt und näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schwimmsattel-Scheibenbremse mit erfindungsgemäß abge schrägten Reibbelägen in der Draufsicht, ohne Bremskraftbeaufschla gung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung der Scheibenbremse, mit geringem Bremsdruck beaufschlagt,

Fig. 3 eine Schwimmsattel-Scheibenbremse mit schräggestelltem Bremskol ben, ohne Bremskraftbeaufschlagung,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung der Scheibenbremse, mit geringem Bremsdruck beaufschlagt,

Fig. 5a, b ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schwimmsattel-Scheiben bremse, mit einem in zwei Ebenen schräggestellten Bremskolben, in der Draufsicht sowie in einer Schnittdarstellung in Fahrtrich tung, mit geringem Bremsdruck beaufschlagt.

Die Scheibenbremse eines Kraftfahrzeuges gemäß Fig. 1 und 2 weist eine Bremsscheibe 1, einen als Schwimmsattel (Faustsattel) ausgebildeten Bremssattel 2, der einen Bremskolben 3 aufnimmt, sowie zwei Bremsbacken 4 auf. Die Brems backen 4 setzen sich jeweils aus einem Belagträger 5 und einem Reibbelag 6 zu sammen.

Die Scheibenbremse ist in den Fig. 1 und 2 in der Draufsicht dargestellt, d. h. mit Blickrichtung von oberhalb des Fahrzeugs auf die Scheibenbremse eines hinter der Mitte des nicht dargestellten Fahrzeugrades befindlichen Bremssattels 2 der rechten Fahrzeugseite.

Die Reibbeläge 6 der Bremsbacken 4 weisen eine in Richtung des Bremsscheiben topfes 7 zunehmende Dicke (d₁ → d₂) auf. Aus der Dickenzunahme der Reibbe läge 6 über der Radialrichtung 8 der Bremsscheibe 1 ergibt sich ein Abschrä gungswinkel a.

Bei Aufbringen einer Bremskraft (Fig. 2) wird der Bremskolben 3 in seiner Füh rung 9 in Richtung des Lotes 10 auf die Bremsscheibe 1 verschoben. Hierdurch gelangt zunächst die kolbenseitige Bremsbacke 4 zur linienförmigen Anlage im innenliegenden Randbereich 11 des Reibbelages 6. Ober den "Finger" 12 des Bremssattels 2 wird die Bremskraft mittelbar auch auf die kolbenabgewandte Bremsbacke 4 übertragen, so daß sich auch hier ein linienförmiger Anlagebereich 11 ergibt. Diese beidseitigen Anlagebereiche 11 an der dem Bremsscheibentopf 7 zugewandten Seite der Bremsscheibe 1 vermindern gerade bei neuen Brems backen 4 die Anregung der Bremsscheibe 1 in ihren Eigenschwingformen.

Bei größeren aufgebrachten Bremsdrücken (nicht dargestellt) legen sich die Reib beläge 6 der Bremsbacken 4 großflächig an die Bremsscheibe 1 an, was durch eine begrenzte Beweglichkeit des Bremskolbens 3 in seiner Führung 9 ermöglicht wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Bremssattel 102, in dem ein Bremskolben 103 unter einem Zustellwinkel b zum Lot 110 auf die Bremsscheibe 101 schräggestellt ist.

Fig. 4 veranschaulicht die Wirkung dieses Zustellwinkels b: Bei Aufbringen einer Bremskraft wird zunächst die kolbenzugewandte Bremsbacke 104 in Richtung des Pfeils 114 auf die Bremsscheibe 101 zu bewegt, bis der Reibbelag 106 an seinem dem Bremsscheibentopf 107 zugewandten inneren Randbereich 111 an der Bremsscheibe 101 zur Anlage kommt. Durch die schwimmende Lagerung des Bremssattels 102 wird nun die bremskolbenabgewandte Bremsbacke 104 über den "Finger" 112 an die Bremsscheibe 101 herangeführt. Da auch der Finger 112 ge genüber einer zur Bremsscheibe 101 parallelen Ebene um den Zustellwinkel b schräg angestellt ist, kommt die bremskolbenabgewandte Bremsbacke 104 in analoger Weise zunächst mit ihrem innenliegenden Randbereich 111 an der Bremsscheibe 101 zur Anlage, wie in Fig. 4 dargestellt. Somit wird erreicht, daß bei neuen Bremsbacken 104 bei leichten Bremsungen nur die innenliegenden Randbereiche 111 an der Bremsscheibe 101 anliegen.

Die Fig. 5a und 5b zeigen eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Scheiben bremse gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Wie die beiden Ansichten der Scheibenbremse zeigen, ist der Bremskolben 203 doppelt schräggestellt: Zum einen gegenüber einer vertikalen Ebene (Zustellwinkel b₁, siehe Fig. 5a), zum anderen gegenüber einer horizontalen Ebene (Zustellwinkel b₂, siehe Fig. 5b). Außerdem sind die Bremsbacken 204, wie bei modernen Kraftfahrzeugen heute allgemein üblich, zusätzlich um einen Anstellwinkel g gegenüber dem Lot 210 auf die Bremsscheibe 201 schräg geführt. Diese Schrägführung wird durch ein Anstel len des gesamten Bremssattels 202 gegenüber dem Lot 210 erreicht. Anschläge 213 führen die Bremsbacken 204 in Umfangsrichtung 215 der Bremsscheibe 201. Der Pfeil 216 gibt die Drehrichtung für den überwiegenden Fall der Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeuges an. Daraus leitet sich ein Bereich 217 des Bremsscheibenein laufes (unterer Randabschnitt) der Bremsbacken 204 und ein Bereich 218 des Bremsscheibenauslaufes (oberer Randabschnitt) der Bremsbacken 204 ab.

Bei einer Bremssituation, wie auch in den Fig. 2 und 4 zugrundegelegt, liegen die Bremsbacken 204 bereits an der Bremsscheibe 201 an. Die beiden Ansichten der Fig. 5a und 5b zeigen, daß die Bremsbacken 204 einerseits an ihren dem Bremsscheibentopf zugewandten inneren Randbereichen 211 anliegen, dabei jedoch nur mit ihren unteren bremsscheibeneinlaufseitigen Randabschnitten 217 an der Bremsscheibe 201 zur Anlage kommen. Dadurch ergibt sich eine Anlage der beiden Bremsbacken 204 jeweils nur mit einer Ecke der Reibbeläge 206. Die vorteilhaften Auswirkungen der Anlage der Reibbeläge 206 jeweils nur mit einem in Umfangsrichtung außenliegenden Randabschnitt 217 werden einerseits durch den Zustellwinkel b₂, andererseits durch den Anstellwinkel g erreicht und sind ausführ lich in der Anmeldung 195 45 744.7 beschrieben.

Die dargestellten Beispiele für Schwimmsattel-Scheibenbremsen lassen sich in analoger Weise selbstverständlich auch auf Festsattel-Scheibenbremsen übertra gen. Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Winkel a, b₁, b₂, g sind aus Gründen der Anschaulichkeit deutlich größer gewählt als dies bei ausgeführten Konstruk tionen der Fall ist. Die Winkel sind in der Praxis so klein bemessen, daß sie das Verschleißverhalten und die Leistungsfähigkeit der Scheibenbremse nicht nennenswert beeinträchtigen.

Claims

1. Teilbelag-Scheibenbremse, mit einer Bremsscheibe, auf die von beiden Seiten jeweils eine Bremsbacke angedrückt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d₁, d₂) wenigstens einer der Brems backen (4) im Neuzustand und bezogen auf die Radialrichtung (8) der Bremsscheibe (1) ungleichmäßig ist, derart, daß beim Andrücken der Brems backen (4) zunächst nur der - in Radialrichtung (8) der Bremsscheibe (1) be trachtet - innere Randbereich (11) des Reibbelags (6) der Bremsbacke (4) an der Bremsscheibe (1) zur Anlage kommt.

2. Teilbelag-Scheibenbremse, mit einer Bremsscheibe und zwei beidseits der Bremsscheibe angeordneten Bremsbacken, die über wenigstens einen Bremskolben an die Bremsscheibe angedrückt werden können dadurch gekennzeichnet, daß die der Bremsbacke zugewandte Fläche des Bremskolbens - bezogen auf die Radialrichtung der Bremsscheibe - abge stuft ist oder schräg zur Bremsscheibe verläuft, derart, daß beim Andrücken der Bremsbacke zunächst nur der - in Radialrichtung der Bremsscheibe be trachtet - innere Randbereich des Reibbelags der Bremsbacke an der Bremsscheibe zur Anlage kommt.

3. Teilbelag-Scheibenbremse, mit einer Bremsscheibe und zwei beidseits der Bremsscheibe angeordneten Bremsbacken, die über wenigstens einen Bremskolben an die Bremsscheibe angedrückt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Bremskolbens (103, 203) um einen Zustellwinkel (b, b₁) vom Lot (110, 210) auf die Bremsscheibe (101, 201) abweicht, derart, daß beim Andrücken der Bremsbacke (104, 204) durch den Bremskolben (103, 203) zunächst nur der - in Radialrichtung (108, 208) der Bremsscheibe (101, 201) betrachtet - innere Randbereich (111, 211) des Reibbelags (106, 206) der Bremsbacke (104, 204) an der Bremsscheibe (101, 201) zur Anlage kommt.

4. Teilbelag-Scheibenbremse nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch Mittel, die auf beiden Seiten der Bremsscheibe (1, 101, 201) eine Anlage jeweils der - in Radialrichtung (8, 108, 208) der Bremsscheibe (1, 101, 201) betrachtet - inneren Randbereiche (11, 111, 211) der Bremsbacken (4, 104, 204) an der Bremsscheibe bewirken.

5. Teilbelag-Scheibenbremse nach wenigstens einem der vorgenannten An sprüche, gekennzeichnet durch Mittel, die eine Anlage beider Bremsbacken (204) mit ihren - in Umfangsrichtung (215) der Bremsscheibe (201) betrachtet - äußeren Randbereichen (217) auf gleicher Höhe zu beiden Seiten der Bremsscheibe (201) bewirken.