Die Erfindung betrifft eine Mehrscheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mehrscheibenbremsen finden als trocken laufende oder nass laufende Bremsen Verwendung, insbesondere in langsam laufenden schweren Land- und Baumaschinen. In Straßenfahrzeugen, wie Lkws oder Omnibussen kommen derartige Mehrscheibenbremsen noch nicht zum Einsatz, obwohl sie gegenüber den bislang einge- setzten Scheibenbremsen erhebliche Vorteile besitzen. Insbesondere sind sie sehr verschleißarm und werden auf einem niedrigen Temperatumiveau betrieben.

Der Anwendung im Bereich der Straßenfahrzeuge stehen die hohen Restschleifmomente dieser Bremsenbauart entgegen sowie Klappergeräusche, der in Zahn- oder Bolzenführungen schwimmend gelagerten Bremsscheiben, wobei diese schwimmende Lagerung einen zum Teil sehr hohen Verschleiß der Führungsteile mit sich bringt.

Sowohl die Restschleifmomente wie auch die Klappergeräusche sind die Folge von im Fahrbetrieb auftretenden Taumelbewegungen vor allem der rotierenden Bremsscheiben.

Die Ursache dieser Taumelbewegungen liegt im Wesentlichen darin, dass die jeweilige rotierende Bremsscheibe ein Kreiselsystem darstellt, das auf von außen einwirkende Kräfte, Beschleunigungen und Lageänderungen mit Ausgleichsbewegungen reagiert. Diese Ausgleichsbewegungen, die auch als Präzession und Nuta- tion bekannt sind, fuhren zu einem partiellen Anlegen der rotierenden Bremsschei- be an die verdrehfest gehaltenen Lamellen, wodurch ein unerwünschter und ungleicher Verschleiß sowohl an den Bremsscheiben wie auch den Lamellen entsteht. Darüber hinaus unterliegt auch die Schiebeführung der rotierenden Scheiben einem erheblichen Verschleiß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mehrscheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass ihre Verwendungsfähigkeit verbessert wird, dass sie insbesondere mit einer wirtschaftlich vertretbaren Standzeit in schnell laufenden Straßenfahrzeugen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Mehrscheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird erreicht, dass jede der rotierenden Bremsscheiben in ei- nem nicht betätigten Zustand der Bremse in einer Anschlagposition gehalten ist.

Die zum Stand der Technik beschriebenen Taumelbewegungen und der in deren Folge hohe Verschleiß werden damit ebenso wirksam verhindert, wie entstehende Klappergeräusche.

Die genannten Taumelbewegungen werden auch bei höheren Drehzahlen der Bremsscheiben verhindert, so dass die neue Mehrscheibenbremse problemlos in schnell laufende Straßenfahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeugen wie Lkws oder Omnibussen eingesetzt werden kann. Die prinzipiellen Vorteile einer Mehrschei- benbremse können somit auch in diesem Bereich genutzt werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Anschlag vorgesehen, an dem in ungebremster Stellung die betätigungsseitige Bremsscheibe anliegt, in der mindestens ein axial definiert verschiebbares Druckelement angeordnet ist, das einen dem Verschleißzustand angepassten Anschlag für die benachbarte Bremsscheibe bildet. Das Druckelement dient also dem Ausgleich eines verschleißbedingten vergrößerten Lüftspiels. - -

Auch diese benachbarte Bremsscheibe kann mit Druckelementen bestückt sein, an denen die jeweils nachfolgende Bremsscheibe anliegt.

Dabei sind diese Druckelemente reibschlüssig gehalten und bilden beim Anlegen der jeweils zugeordneten Bremsscheibe eine Kraftschwelle, die höher ist als die im

Fahrbetrieb wirksamen Rüttel- und Taumelkräfte. Bei Betätigung der Bremse wird diese Kraftschwelle jedoch überwunden und das Lüftspiel bis zur Erzielung eines Reibkontaktes verkleinert.

Im Falle eines beispielsweise verschleißbedingten vergrößerten Lüftspiels, wird das Druckelement durch die anwachsende Spannkraft so weit in den Presssitz in der Bremsscheibe hinein verschoben, dass eine ausreichend hohe Wirkung der Bremse erzielt wird.

Die Vorspannung des gesamten Scheibenblocks, der aus den rotierenden Bremsscheiben und den nicht rotierenden Lamellen besteht, wird erfindungsgemäß durch eine oder mehrere Rückstellfedern erreicht, die auf die dem Anschlag abgewandte letzte Bremsscheibe mit Kraftrichtung auf den Anschlag einwirken, wobei die einzelnen Bremsscheiben des Blocks über ihre Druckelemente verspannt sind und gemeinsam über die erste dem Anschlag zugewandte Bremsscheibe am Anschlag mit ausreichender Kraft anliegen.

Dieser ist starr mit einer Radnabe verbunden, auf der verdrehfest die Bremsscheiben befestigt sind. Dabei kann der Anschlag sowohl auf der Betätigungsseite als auch auf der dieser abgewandten Seite angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Alternativlösung sieht vor, dass die Bremsscheiben in ungebremster Stellung durch axial wirkende Rückstellfedern einzeln an mit den Bremsscheiben drehbaren, axial jedoch fest stehende Anschläge gedrückt sind.

Bei dieser Ausführungsvariante ist der jeweilige Anschlag zur Betätigungsseite hin gerichtet, d.h., die jeweilige Rückstellfeder drückt die Bremsscheibe zur Betätigungsseite hin. - -

Bei einer Betätigung der Bremse werden die Bremsscheiben nacheinander mit den nicht rotierenden Lamellen in Reibkontakt gebracht, wobei die der Betätigungsseite zugeordnete erste Bremsscheibe als erste in Berührung kommt mit der ersten Lamelle. Nach einer Überwindung der Federkraft der Rückstellfeder der ersten Scheibe wird diese so weit verschoben, dass sie mit der zweiten Lamelle in Kontakt kommt. In gleicher Weise werden auch die übrigen Bremsscheiben mit den zugeordneten Lamellen nacheinander in Kontakt gebracht.

Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere bei Bremsen an, die lediglich zwei Bremsscheiben aufweisen, wobei sich diese Mehrscheibenbremse durch ihre einfache Bauart auszeichnet, die eine sehr preiswerte Herstellung ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Ausfuhrungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Mehrscheibenbremse in einer schematischen Schnittdarstellung

Figur 2 eine Einzelheit der Mehrscheibenbremse in einem Längsschnitt.

In der Figur 1 ist eine Mehrscheibenbremse, insbesondere für ein Straßenfahrzeug, dargestellt, mit parallel und abständig zueinander sowie verdrehfest angeordneten Lamellen 4, zwischen denen jeweils eine drehbare, verdrehsicher, jedoch axial verschiebbar an einer Radnabe 2 befestigte Bremsscheibe 3 positioniert ist.

Mittels einer Zuspanneinrichtung 6 werden bei einer Bremsung die sich radial erstreckenden Lamellen 4 und die Bremsscheiben 3 unter Überwindung eines Lüftspiels gegeneinander gepresst und nach einem Lösen der Bremse unter Bildung des Lüftspiels voneinander getrennt. Erfindungsgemäß sind die Bremsscheiben 3 in ungebremster Stellung durch axial wirkende Rückstellfedern 8 im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel blockweise gegen einen axial fest stehenden, an der Radnabe 2 befestigten und somit gemeinsam mit den Bremsscheiben 3 verdrehbaren Anschlag 5 gedrückt.

Die Rückstellfedern 8 sind in diesem Beispiel in der dritten und letzten Bremsscheibe 3 angeordnet und als Schraubenfedern ausgebildet, die jeweils in einem Federtopf 10 gehalten sind, der in die Bremsscheibe 3 eingepresst ist. Andererseits stützt sich die Rückstellfeder 8 an einer dem Anschlag 5 gegenüberliegenden Abstufung der Radnabe 2 ab. Die Kraft dieser Rückstellfeder 8 führt zu einer Anlage der Bremsscheiben 3 an dem benachbarten Bolzenkopf 15 bzw. bei der ersten Bremsscheibe zur Anlage am Anschlag 5, so dass das gesamte Paket als Block gegen den Anschlag 5 gedrückt und in Ruhe gehalten wird.

Zum Ausgleich eines verschleißbedingten vergrößerten Lüftspiels sind in den beiden anderen Bremsscheiben 3 Druckelemente 7 angeordnet, von denen eines als Einzelheit in der Figur 2 dargestellt ist.

Dabei weisen die Druckelemente 7 als Mantel eine Federhülse 9 auf, die mit definiertem Reibschluss in Bohrungen der Bremsscheiben 3 eingepresst sind.

Die radiale Vorspannung der Federhülse 9 gegen die Bohrung ist so gewählt, dass eine bestimmte vorgegebene Verschiebekraft erforderlich ist, um diese Federhülse 9 in ihrem Sitz zu verschieben.

In der Federhülse 9 ist ein Federtopf 10 gehalten, der eine Druckfeder 11 in Form einer Schraubenfeder aufnimmt. Diese ist durch einen Bolzen 12 vorgespannt, der an seiner der benachbarten Bremsscheibe 3 zugewandten Seite einen zylinderför- migen Bolzenkopf 15 aufweist, während gegenüberliegend ein Nietkopf 13 angeformt ist, der sich an einer Scheibe 14 abstützt, die an der Stirnseite der Federhülse 9 anliegt. Auf diese Weise ist der Bolzen 12 durch die Anlage seines Bolzenkopfs 15 mit einer vorgegebenen Kraft gegen die Federhülse 9 vorgespannt. Zwischen dem Bolzenkopf 15 und dem zugewandten Ende der Federhülse 9 ist ein Spalt C eingestellt, der der Summe der Soll-Lüftspiele zwischen den beiden Reibflächen einer Bremsscheibe 3 und den Reibflächen der zugeordneten Lamellen 4 entspricht.

Auch die in der zweiten Bremsscheibe 3 nach der Zuspanneinrichtung 6 aufgenommenen Druckelemente 7 weisen die gleiche Vorspannkraft auf wie die in der ersten, also der der Zuspanneinrichtung 6 zugewandten Bremsscheibe 3.

Wesentlich ist, dass die Kraft der Rückstellfeder 8 um einen vorgegebenen Betrag geringer ist als die Vorspannkraft der Druckfedern 11 in den Druckelementen 7. Die Differenz aus der Kraft der Druckelemente 7 und der Kraft der Rückstellfeder 8 bestimmt die Kraftschwelle, die überwunden werden muss, um die jeweilige Bremsscheibe aus ihrer Ruheposition von den Druckelementen 7 fortzubewegen.

Zur Betätigung der Bremse kann eine mechanische Zuspanneinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise wie dargestellt nach Art eines Rampensystems. Denkbar ist aber auch eine hydraulische oder elektromechanische Betätigung.

Bei Betätigung der Zuspanneinrichtung 6 im Fall einer Bremsung wird die erste

Lamelle 4 gegen die erste Bremsscheibe 3 gedrückt. Bei einer Anlage an der Reibfläche wächst die Anlagekraft an, bis die gegenwirkende Federkraft der an der letzten Bremsscheibe 3 wirkenden Rückstellfeder 8 überwunden ist. Danach wird der aus den drei Bremsscheiben 3 bestehende und gegen die Federanschläge der Druckelemente 7 verspannte Block insgesamt verschoben, bis die letzte Bremsscheibe 3 an der Reibfläche der äußeren, also an der der Zuspanneinrichtung 6 gegenüberliegenden Lamelle 4 anliegt. Beim weiteren Kraftaufbau wird nun auch die Kraftschwelle der Druckelemente 7 überwunden und deren Druckfedern 11 zusammengedrückt, bis alle Reibflächen zur Anlage gekommen sind und die ge- wünschte Spannkraft aufgebaut ist.

Im Fall eines eingetretenen Verschleißes der Reibflächen kommen bei der Bremsbetätigung die Bolzenköpfe 15 mit den Stirnflächen der Federhülsen 9 in Kontakt, so dass bei einer weiteren Betätigung der Bremse die Druckelemente 7 durch die entstehende Spannkraft weiter in die Bremsscheibe 3 unter Überwindung des Reib- schlusses hineingepresst wird, bis die gewünschte Bremskraft erreicht ist.

Da die Druckelemente 7 nach einem Lösen der Bremse ihre neue Position behalten, erfolgt auf diese Weise ein Verschleißausgleich.

Diese Einstellung ermöglicht eine exakte Positionierung der Druckelemente 7 bereits bei einer Erstmontage. Dabei werden die Druckelemente 7 zunächst mit etwas zu großem Überstand eingepresst, so dass sie bei einer ersten Betätigung selbsttätig justiert werden.

Grundsätzlich können die Druckelemente 7 bei gleicher Wirkung auch anders positioniert sein. So ist es z.B. möglich, die Druckelemente 7 der ersten, also der der Zuspanneinrichtung 6 zugeordneten Bremsscheibe 3 spiegelbildlich angeordnet in die nachfolgende zweite Bremsscheibe 3 einzusetzen, wobei die Druckflächen der

Bolzenköpfe 15 auf die erste Bremsscheibe 3 drücken mit der gleichen Wirkung wie sie in der zuvor beschriebenen Anordnung erreicht wird. Die zweite Bremsscheibe 3 kann somit alle Druckelemente 7 aufnehmen, wobei diese sinnvollerweise abwechselnd in ihrer Druckrichtung den beidseitig benachbarten Bremsscheiben zugeordnet werden.

Der Anschlag 5 kann, anstatt an der Betätigungsseite an einer gegenüberliegenden Position angebracht sein, an dem dann die der Zuspanneinrichtung 6 abgewandte letzte Bremsscheibe 3 zur Anlage kommt.

In diesem Fall befinden sich die Rückstellfedern 8 auf der Betätigungsseite und wirken auf die erste Bremsscheibe mit einer Druckrichtung in Zuspannrichtung. Allerdings muss in diesem Fall der Anschlag ein verschiebbares Federelement umfassen.

Im vorbeschriebenen Sinn kann auch die Positionierung bzw. die Distanzeinstellung der verdrehfesten Lamellen 4 erfolgen, wobei allerdings die zu installierenden Druckfedern 11 schwächer dimensioniert sein können aufgrund der geringeren Beanspruchung. Beispielhaft sei nachfolgend die Bestimmung der Feder- und Einpresskräfte ausgeführt:

Die Bestimmung geht von der empirisch ermittelten Kenngröße der erforderlichen Anschlaghaltekraft für Bremsscheiben in der Größe von Nutzfahrzeug- Bremsscheiben, welche für Grauguss-Scheiben mit ca. 25 kg Gewicht mit ca. 100 N/kg Scheibengewicht bestimmt werden.

Folgende Bezeichnungen seien festgelegt:

Es gilt:

F _R + ΔF _D ≤ F _D < F _H -ΔF _H

D.h. F _D muss mindestens um die vorgegebene Kraftschwelle ΔF _D größer sein als die Gesamtrückstellkraft F _R und wird um die Kraftschwelle ΔF _H kleiner als die Einpresskraft (Summe) F _H .

Für i=3 und m _is = 5,5 kg (Aluminium) ergibt sich:

a) Kraft der Rückstellfedern 8:

F _R = F _A S _P C _Z ∞ _« = 100~-3-5,5 -kg = 1650- N b) Kraftschwelle ΔF _D :

AF ₀ =F^m ₁₅ =100--^- 5,5-kg = 550-N kg

c) Kraft der Druckfeder 11 :

F _D =F _R +ΔF _D =1650-N + 550-N = 2200-N d) Einpresskraft der Federhülsen 9 :

F _H = F _D + ΔF _H = 2-F _D = 4400-N

Bezugszeichenliste

1 Bremsengehäuse

2 Radnabe

3 Bremsscheibe

4 Lamelle

5 Anschlag

6 Zuspanneinrichtung

7 Druckelement

8 Rückstellfeder

9 Federhülse

10 Federtopf

11 Druckfeder

12 Bolzen

13 Nietkopf

14 Scheibe

15 Bolzenkopf