SCHWIMMSATTEL-SCHEIBEMBREMSE MIT VORSPANNFEDER

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse mit einem Bremssattel, der einen fahrzeugfesten Halter, ein Sattelgehäuse und mindestens einen Bremsbelag umfasst. Dabei umgreifen der Halter und das Sattelgehäuse axial mindestens eine Bremsscheibe. Weiterhin sind das Sattelgehäuse und der Bremsbelag an dem Halter axial verschiebbar gelagert, wobei zwischen Sattelgehäuse und Halter mindestens eine Federanordnung wirksam vorgesehen ist, welche zwischen Sattelgehäuse und Halter eine elastische, resultierende Vorspannkraft erzeugt. Eine durch einen Bremsvorgang verursachte Bremsumfangskraft wird über den Halter abgeleitet .

Eine solche Scheibenbremse ist aus der DE 41 10 850 Al bekannt. Darin verspannt eine Federanordnung ein Sattelgehäuse eines Bremssattels jeweils gegenüber einem Halter und verhindert somit ein mögliches Klappern von Bremsbelägen in der Scheibenbremse. Solche Federanordnungen greifen in der Regel an der Außenfläche des äußeren Sattelschenkels an und reichen unter die Arme des Halters. Da das Sattelgehäuse über die Bremsbeläge an dem Halter gelagert ist, unterliegt er der spielbehafteten Führung der Bremsbeläge in den Aufnahmeschächten des Halters. Dies führt bei einem Bremsvorgang dazu, dass die Bremsbeläge und das Sattelgehäuse eine Verschiebung in Umfangsrichtung erfahren. Diese Verschiebung liegt in Größenordnung des tangentialen Spiels der Bremsbelag- und Sattelführung und ist,

insbesondere wegen der damit verbundenen Geräuschbildung, zu vermeiden. Zusätzlich begünstigt die tangentiale Verschiebung in nachteiliger Weise eine Schräganlage der Bremsbeläge an der Bremsscheibe, wodurch ein ungleichmäßiges Verschleißbild hervorgerufen wird, und Einbußen hinsichtlich des Fahrkomforts hingenommen werden müssen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Scheibenbremse anzugeben, welche die Nachteile des Stands der Technik vermeidet und eine verbesserte Alternative bereitstellt, insbesondere durch eine günstige Ausprägung und Anbringung der Federanordnung an der Scheibenbremse.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, indem die Vorspannkraft der Federanordnung bezüglich der Bremsscheibe eine, in einer Umfangsrichtung wirkende, Tangentialkraft und eine Radialkraft aufweist, und indem am Sattelgehäuse und am Halter Mittel zur Aufnahme oder zur Abstützung der Federanordnung vorgesehen sind, welche in der Lage sind die Tangentialkraft und die Radialkraft aufzunehmen. Dies bewirkt, dass beim Bremsen ein von der resultierenden Bremsumfangskraft und der resultierenden Vorspannkraft aufgespannter Winkel ungleich 90° Grad ist. Die tangentiale Komponente der Vorspannkraft der Federanordnung bewirkt, dass das Sattelgehäuse und die Bremsbeläge in den Lagerschächten des Halters eine definierte Position in Umfangsrichtung einnehmen und an einem tangentialen Anschlag der Lagerschächte zu jeder Zeit anliegen. Somit wird verhindert, dass das Sattelgehäuse und die Bremsbeläge im Rahmen des tangentialen Spiels der Bremsbelag- und Sattelgehäuseführung eine Relativbewegung zum Halter vollführen .

Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Mittel im Zusammenwirken mit der Federanordnung derart ausgeprägt sind, dass die Tangentialkraft im Wesentlichen die gleiche Orientierung wie die Bremsumfangskraft, bei einer Bremsung der in Hauptdrehrichtung rotierenden Bremsscheibe, aufweist. Dies hat zur Folge, dass das Sattelgehäuse und die Bremsbeläge zu jedem Zeitpunkt an einem in Hauptdrehrichtung wirksamen Anschlag anliegen. So wird verhindert, dass bei einer Bremsbetätigung bei Vorwärtsfahrt, also wenn die Bremsscheibe in

Hauptdrehrichtung rotiert, sich der Bremssattel und/oder die Bremsbeläge durch die Bremsumfangskraft im Rahmen des Lagerungsspiels, an den Anschlag bewegen. Dies würde zu Geräuschbildung und einem ungleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge führen. Besonders wenn die Scheibenbremse auf der Hauptfahrtrichtung abgewandten Seite der Drehachse eines Rades am Fahrzeug montiert ist, sind die Vorteile der beschriebenen Erfindung besonders ausgeprägt: Bei einer derartigen Position werden das Sattelgehäuse und/oder die Bremsbeläge bei jedem Bremsvorgang im Rahmen des Lagerungsspiels angehoben und fallen nach dem Bremsenvorgang aufgrund der Schwerkraft wieder zurück. Dabei kommt es leicht zu einer Schräganlage der Bremsbeläge an der Bremsscheibe, was zu einem unregelmäßigen Verscheiß führt. Die tangentiale Kraftkomponente der Vorspannkraft hält nun das Sattelgehäuse und/oder die Bremsbeläge immer in der angehobenen Position, wodurch die oben genannten Nachteile effektiv vermieden werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung offenbart, dass die Mittel zumindest teilweise als Rampenanordnung mit mindestens einer Rampe ausgebildet sind, wobei die Rampe, projiziert auf eine Drehebene der Bremsscheibe, antiparallel zur Bremsumfangskraft verläuft. Insbesondere kann diese Rampe

derart ausgeprägt sein, dass die Rampe, projiziert auf die Drehebene, mit der Bremsumfangskraft bei einer Bremsung der in einer Hauptdrehrichtung rotierenden Bremsscheibe einen Rampenwinkeln von größer als 10° einschließt. Dabei kann es sinnvoll sein, dass die Rampe an einem Halterarm des Halters angeordnet ist, und dass die Mittel zumindest teilweise als Aufnahme für die Federanordnung ausgebildet sind. Wenn die Federanordnung mittels eines Befestigungshakens in der Aufnahme im Sattelgehäuse befestigbar ist, und weiterhin optional an einem Ende eines Federarms der Federanordnung ein Federkopf vorgesehen ist, welcher axial verschiebbar an den Rampen anlegbar ist, zeigen sich die Vorteile der Erfindung besonders ausgeprägt.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind an dem Halterarm jeweils zwei Rampen vorgesehen. Dabei ist die Federanordnung in montiertem Zustand ausschließlich entweder an der einen Rampe oder ausschließlich an der anderen Rampe an einem Halterarm abstützbar. Im verbauten Zustand der Scheibenbremse liegt die Federanordnung ausschließlich an der einlaufseitigen Rampe am jeweiligen Halterarm an. Die beiden Rampen an einem Halterarm weisen eine entgegengesetzte Neigung auf, welche aber jeweils mit der Bremsumfangskraft, die bei einer Drehung der Bremsscheibe in einer Hauptdrehrichtung entsteht, den gleichen Winkel einschließen. Dadurch kann dieselbe Bauform des Halters der Scheibenbremse für beide Fahrzeugseiten verwendet werden, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden. Die oben genannte Hauptdrehrichtung der Bremsscheiben zeigt, bezogen auf den verbauten Halter an den unterschiedlichen Fahrzeugseiten in eine entgegengesetzte Richtung .

Um den angeführten Vorteil vollständig auszuschöpfen, kann die Federanordnung mittels der Aufnahmen an zwei unterschiedlichen Positionen im Sattelgehäuse befestigt werden. Somit kann die gleich Federanordnung an beiden Rampen an einem Halterarm je nach der Verbauung der Scheibenbremse an den unterschiedlichen Fahrzeugseiten abgestützt werden, indem jeweils die einlaufseitige Montageposition für die Federanordnung gewählt wird. Dabei ist ein Versatz der beiden Aufnahmen in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleich groß wie ein Versatz zwischen den zwei Abstützpunkten auf einlaufseitigen und der auslaufseitigen Rampe .

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Zeichnungen anhand der Beschreibung hervor.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine axiale Ansicht auf eine Scheibenbremse mit einer Federanordnung, welche zwischen Sattelgehäuse und Halter wirksam ist, und

Fig. 2 eine vergrößerte axiale Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Scheibenbremse mit einem weiterentwickelten Bremssattel.

Fig. 1 zeigt eine axiale Ansicht auf einen Bremssattel 22 einer Scheibenbremse 1 mit einem Sattelgehäuse 2 und einem fahrzeugfesten Halter 3. Das Sattelgehäuse 2 umfasst dabei einen axial inneren Gehäuseschenkel, der unter anderem eine Betätigungsvorrichtung beinhaltet und im verbauten Zustand dem Fahrzeug zugewandt ist. Außerdem umfasst das Sattelgehäuse 2 eine Gehäusebrücke 5, die einen axial äußeren Gehäuseschenkel 6 mit dem inneren Gehäuseschenkel

verbindet. Das Sattelgehäuse 2 umgreift die gestrichelt dargestellte, um die Drehachse 24 drehbar gelagerte Bremsscheibe 23 und ist über Bremsbeläge 8 auf dem Halter 3 axial verschiebbar gelagert. Zwischen dem Halter 3 und dem Sattelgehäuse 2 sind die Bremsbeläge 8 axial verschiebbar vorgesehen. Eine Federanordnung 9 verspannt das Sattelgehäuse 2 über die Bremsbeläge 8 mit dem Halter 3. Die Federanordnung 9 ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, insbesondere wird sie aus einem Blech ausgestanzt und gebogen, und kann grob in einen Befestigungsabschnitt 10 und in zwei Federarme 11,11' unterteilt werden. Denkbar ist auch eine Ausführung der Federanordnung aus gebogenem Federdraht. Der Befestigungsabschnitt 10 der Federanordnung 9 steht senkrecht zu den Federarmen 11,11' und schmiegt sich parallel an eine Außenfläche des äußeren Gehäuseschenkels 6 an. Im Gehäuseschenkel 6 sind Aufnahmen 13,13' vorgesehen, welche von Befestigungshaken 14,14' der Federanordnung 9 hintergriffen werden, wodurch die Federanordnung 9 am Sattelgehäuse 2 festgelegt ist. Die Federarme 11,11' enden in balligen Federköpfen 12,12' welche gegen Halterarme 4,4' des Halters 3 drücken. So wird zwischen dem Sattelgehäuse 2 und dem Halter 3 eine Vorspannung F _v erzeugt, welche sich aus einer ein- und auslaufseitigen Vorspannkraft F _v _ _ein , F _v _ _a us des jeweiligen Federarms 11,11' zusammensetzt.

Die Anlageflächen der Halterarme 4,4' für die Federarme 11,11' sind mit je einer Rampenanordnung 15,15' versehen, welche wiederum je eine einlaufseitige Rampe 16,16' und eine auslaufseitige Rampe 17,17' umfassen. Eine Einlaufseite 18' und eine Auslaufseite 18 definieren sich an einer Hauptdrehrichtung 20 der Bremsscheibe 23. Wie Fig. 1 zeigt, schließen dabei die einlaufseitigen Rampen 16,16' und die während des Bremsvorgangs entstehende resultierende

Umfangskraft F ₁₁ den Rampenwinkel δ und den Rampenwinkel ß ein. Aufgrund dieser Neigung der Rampen 16,16' teilen sich die ein- und auslaufseitigen Vorspannkräfte F _{v e±n} , F _{v aus} des jeweiligen Federarms 11,11' gemäß den Rampenwinkeln ß und δ je in eine einlaufseitige Tangential- und Radialkraft F _Vu _ein, Fvr_em und in eine auslaufseitige Tangential- und Radialkraft Fvu_aus, F _Vr _aus auf. Vektoriell addiert ergeben diese Teilkräfte die resultierende Vorspannkraft F _v , welche aufgrund der

Rampenwinkel ß und δ nicht senkrecht zur resultierenden

Bremsumfangskraft F ₁₁ steht, und mit dieser einen Winkel φ einschließt .

In Versuchen hat sich gezeigt, dass bereits ab einem Winkel ß und δ von 15° Grad, und folglich ab einem Winkel φ von 75° Grad, die unerwünschte Bewegungsfreiheit des Bremssattels 2 in Umfangsrichtung 21 erheblich eingeschränkt ist, und somit die Bremsbeläge 8 nach dem Bremsvorgang, insbesondere der äußere Bremsbelag, nicht mehr an der Bremsscheibe 23 anliegen. Dieses Phänomen verstärkt sich kontinuierlich mit einer Steigerung der Rampenwinkel ß und δ, das heißt, je steiler die Rampen 16,16' ausgeprägt sind, desto größer werden die tangentialen Kraftkomponenten F _Vu _ein und F _Vu _aus der Vorspannkräfte F _{v e} m und F _{v aus} • Bei einem Rampenwinkel von 25° Grad kommt es kaum noch zu einer unerwünschten Anlage der Bremsbeläge 8.

Weiterhin ist auch denkbar, dass die Rampenwinkel ß und δ unterschiedlich groß ausgebildet sind, und auf diese Weise weitere positive Effekte darstellbar sind. Beispielsweise ließe sich ein axiales Kippmoment, welches beim Bremsen auf den Bremsbelag 8 und das Sattelgehäuse 2 wirkt, ausgleichen, indem nur der auslaufseitige Halterarm 4 mit einer Rampenanordnung 15 versehen wird.

Weiterhin sind am Halter 2 auslaufseitige Rampen 17,17' an den Rampenanordnungen 15,15' vorgesehen, welche eine Neigung mit den Rampenwinkeln CC und γ aufweisen. Diese erfüllen im vorliegenden Beispiel jedoch keine Funktion, sondern dienen ausschließlich dafür, dass bei einer umgekehrten Hauptdrehrichtung dieselbe Bremssattelausführung verwendet werden kann, und nur die Position der Federanordnung 10 in Umfangrichtung 21 verändert werden muss. In diesem Fall, insbesondere wenn die Scheibenbremse 1 an der gegenüberliegenden Fahrzeugseite verbaut wird, liegen die Federköpfe 12,12' an den Rampen 17,17' der Rampenanordnungen 15,15' an, und erzeugen eine tangentiale Komponente der Vorspannkraft F _Vu entsprechend der umgekehrten Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe 23. Der Halter 2 ist somit symmetrisch zu einer Symmetrielinie 7 ausgeführt, und die Rampenwinkel OC und γ entsprechen den Rampenwinkeln ß und δ. Da auch die Federanordnung 9 zu einer Symmetrielinie 19 symmetrisch ist, bestimmt die Position der Federanordnung 9 in Umfangsrichtung, an welchen Rampen 16,16' oder 17,17' die Federköpfe 12,12' anliegen, und in welcher Richtung die tangentiale Kraftkomponente F _Vu wirkt. In Fig. 1 sind die Aufnahmen 13,13' im Sattelgehäuse 2 asymmetrisch angebracht, so dass die Federanordnung 9 um einen Abstand A zur Symmetrielinie 7 des Sattelgehäuses 2 verschoben ist. Somit muss das Sattelgehäuse 2 bzw. die Aufnahmen 13,13' jeweils entsprechend einer vorgesehen Hauptdrehrichtung einer Bremsscheibe 23 angepasst werden.

Fig. 2 führt ein Ausführungsbeispiel einer Scheibenbremse 31 an, wobei analog zu Fig. 1 eine Federanordnung 39 derart vorgesehen ist, dass entsprechend einer Hauptdrehrichtung 20 einer Bremsscheibe eine Vorspannkraft F _v eine tangentiale F _Vu und eine radiale F _Vr Kraftkomponente aufweist. Im Gegensatz

zu Fig. 1 sind hierbei Halter 33, Federanordnung 39 und das Satteigehause 32 symmetrisch ausgeführt, so dass alle Bauteile für jede Hauptdrehrichtung verwendbar sind, und keine Anpassung der Aufnahmen 43 vorgenommen werden muss. Dafür sind die Aufnahmen 43 für die Federanordnung 39 mit jeweils zwei Einhangepunkten 50,51 versehen, in welche die Befestigungshaken 44 Federanordnung 39 je nach Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe, bzw. je nach gewünschter Orientierung der tangentialen Komponente F _Vu der Vorspannkraft F _v , eingehängt wird. Der Versatz V der beiden Einhangepunkte 50,51 entspricht dem doppelten Abstand A zwischen der Symmetrielinie 37 des Satteigehauses 32 und der Symmetrielinie 49 der Federanordnung 39.

In den Ausfuhrungsbeispielen aus Fig. 1 und Fig. 2 sind die Federanordnung 9,39 jeweils am Satteigehause 2,32 festgelegt und die Federarme 11, 11', 41 drucken gegen die Halterarme 4, 4', 34 des Halters 3,33. äquivalent dazu ist auch weitere Ausfuhrungsformen denkbar, bei welchen eine Federanordnung an einem Halter festgelegt ist und über mindestens einen Federarm in geeigneter Weise gegen eine Rampe an einem Bremssattel druckt, und so die Vorspannkraft F _v mit tangentialer und radialer Komponente erzeugt.

Die in den Figuren dargestellten Merkmale sind auch untereinander kombinierbar und nicht auf die einzelnen Ausfuhrungsbeispiele begrenzt.

Bezugs zeichenliste

1 Scheibenbremse 21 Umfangsriehtung

2 Sattelgehäuse 22 Bremssattel

3 Halter 23 Bremsscheibe

4 Halterarm 24 Drehachse

4' Halterarm 31 Scheibenbremse

5 Gehäusebrücke 32 Sattelgehäuse

6 GehäuseSchenkel 33 Halter

7 Symmetrielinie 34 Halterarm

8 Bremsbelag 35 Gehäusebrücke

9 Federanordnung 36 GehäuseSchenkel

10 Befestigungsabschnitt 37 Symmetrielinie

11 Federarm 38 Bremsbelag

11' Federarm 39 Federanordnung

12 Federkopf 40 Befestigungsabschnitt

12' Federkopf 41 Federarm

13 Aufnahme 42 Federkopf

13' Aufnahme 43 Aufnahme

14 Befestigungshaken 44 Befestigungshaken

14' Befestigungshaken 45 Rampenanordnung

15 Rampenanordnung 46 Rampe

15' Rampenanordnung 47 Rampe

16 Rampe 48 Auslaufseite

16' Rampe 48' Einlaufseite

17 Rampe 49 Symmetrielinie

17' Rampe 50 Einhängepunkt

18 Auslaufseite 51 Einhängepunkt

18' Einlaufseite 52 Bremssattel

19 Symmetrielinie

20 Hauptdrehrichtung

A Abstand

Fu resultierende Bremsumfangskraft

F _v resultierende Vorspannkraft

F _Vu Tangentialkraft

F _Vr Radialkraft

F _v _em Vorspannkraft (einlaufseitig)

Fvu_emTangentialkraft (einlaufseitig)

Fvr_em Radialkraft (einlaufseitig)

F _v _aus Vorspannkraft (auslaufseitig)

F _Vu emTangentialkraft (auslaufseitig)

^■ f Vr ein Radialkraft (auslaufseitig)

V Versatz α Rampenwinkel ß Rampenwinkel γ Rampenwinkel δ Rampenwinkel φ Winkel