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Dokumentenidentifikation DE60305561T2 16.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001353084
Titel Scheibenbremse mit Federrücklauf
Anmelder Akebono Corporation North America, Farmington Hills, Mich., US
Erfinder Barbosa, Manuel, Novi, Michigan 48375, US;
Layton, Charles T., Beverly Hills, Michigan 48025, US;
Ansari, Muhammad Farooq, Farmington Hills, Michigan 48336, US
Vertreter Leonhard Olgemöller Fricke, 80331 München
DE-Aktenzeichen 60305561
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.04.2003
EP-Aktenzeichen 032522757
EP-Offenlegungsdatum 15.10.2003
EP date of grant 31.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse F16D 65/54(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F16D 65/097(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremse und Anordnung, die eine Rückholfeder mit Anlageschenkeln umfasst, die ein Drehmoment aufbringen, um die Bremsbeläge in einem nicht-bremsenden Zustand im Allgemeinen parallel zu der Bremsscheibe zu halten.

Stand der Technik

In Scheibenbremsensystemen ist es üblich, Rückholfedern zu verwenden, die die Bremsbeläge der Scheibenbremse nach dem Bremsen in eine Ruheposition zurückführen. Diese Federn gibt es in unterschiedlichen Formen, einschließlich V-förmigen Formen. Gewöhnlicherweise greifen die Enden der Federn an den oberen Teilen der die Brems- oder Reibbeläge tragenden Trägerplatten an. Die 1 zeigt eine Teilaufsicht 10 einer gewöhnlichen Scheibenbremsenanordnung, bei der eine V-förmige Feder 1 zwischen Trägerplatten 3 angeordnet ist, die Reibbeläge 5 tragen. Die V-förmige Feder 1 übt auf die Reibbeläge 5 eine nach außen gerichtete Kraft "F" aus, um die Reibbeläge 5 von den entsprechenden äußeren Oberflächen 8 der Bremsscheibe 7 fort zu zwingen, wodurch während des nicht bremsenden Zustandes ein Widerstand, ein übermäßiger Verschleiß der Bremsbeschläge und ein übermäßiger Verschleiß der Bremsscheibe verhindert wird.

Die 2 zeigt die Feder 1 in einem typischen Aufbau und zeigt eine von zwei gegenüberliegenden Laschen 9, die gewöhnlicherweise verwendet werden, um die Trägerplatte zu tragen. Die Laschen 9 sitzen (ride) in einer Ausnehmung 12 in dem Befestigungselement 14. Anlageschenkel 11 an den Enden jedes Federelementes 13 greifen in Öffnungen 15 in den Trägerplatten 3 ein. Wie in der 4 dargestellt ist, sind die Anlageschenkel 11 rechtwinklig zu dem Federelement 13. Bei einer Positionierung in der Öffnung 15 der Trägerplatte 3 (siehe in der 3) ist der Anlageschenkel 11 im Allgemeinen parallel zu den gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 15.

Die 5 verdeutlicht ein Problem, das durch die in den 1 bis 4 dargestellte Rückholfeder erzeugt wird. Die durch die Feder 13 auf die oberen Teile der Trägerplatte 3 ausgeübten Kräfte erzeugen ein Drehmoment, das die Beläge um die Laschen 9 dreht, wenn sich das System in einem nicht-bremsenden Zustand befindet. Die Platten 3 drehen sich daher um eine in Längsrichtung verlaufende Achse "M" der Platte (siehe in der 2), die sich in einer tangentialen Richtung (bezüglich des Rotors der Bremse) zwischen den Laschen 9 erstreckt. Dieses verursacht, dass die Beläge 5 eine nicht-parallele Ausrichtung bezüglich der Bremsscheibe 7 annehmen, wodurch die Enden der Beläge oftmals der Bremsscheibe 7 in den Bereichen 16 kontaktieren, was zu einem ungleichen Verschleiß der Beläge und einem übermäßigen Widerstand führt.

Es besteht folglich ein Bedarf nach einer Reduzierung oder Eliminierung des ungleichen Verschleißes und des Widerstandes, die aus dem in der 5 dargestellten Aufbau resultieren, um die Lebensdauer der Bremsscheibe und der Reibbeläge zu verlängern. Die Erfindung erfüllt diesen Bedarf, in dem sie eine einzigartig konfigurierte Scheibenbremsbelag-Rückholfeder schafft, die eine die Beläge von der Bremsscheibe fortzwingende Kraft ausübt und ebenfalls eine Drehkraft ausübt, die die gewöhnlicherweise durch die Kraft der Rückholfeder verursachte Drehung um die Laschen der Trägerplatte verhindert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Scheibenbremsbelaganordnung zu schaffen, die eine Scheibenbremsbelag-Rückholfeder mit den in dem beigefügten Anspruch 1 offenbarten Merkmalen besitzt.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den untergeordneten Ansprüchen 2 bis 4 offenbart. Die Scheibenbremsenbelag-Rückholfeder zwingt in dem nicht bremsenden Zustand nicht nur die Beläge von der Bremsscheibe fort, sondern bewahrt außerdem eine parallele Ausrichtung von Belägen und Bremsscheibe.

Die vorliegende Erfindung schafft daher ein Verfahren, die Reibbeläge in einem nicht-bremsenden Zustand in einer im allgemeinen parallelen Orientierung bezüglich einer Bremsscheibe zu bewahren, indem ein erstes Moment, das dem durch die Rückholfeder in die Trägerplatte eingeleiteten Moment entgegen wirkt, eingeleitet wird.

Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus deren nachfolgender Beschreibung hervorgehen.

In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Rückholfeder ein Paar von Federelementen, die zusammen eine V-förmige Gestalt ausbilden. Jedes Federelement endet in einem Anlageschenkel, der sich in einem Winkel zu dem entsprechenden Federschenkel erstreckt, so dass die beiden Schenkel voneinander divergieren. Die Anlageschenkel sind in Öffnungen in den Trägerplatten derart aufgenommen, dass das gewünschte Drehmoment auf die Trägerplatte ausgeübt wird.

In der bevorzugten Ausführungsform liegen die beiden Anlageschenkel in einer quer zu der die Federelemente enthaltenden Ebene verlaufenden Ebene. Die Anlageschenkel sind nicht parallel, sondern divergieren in einem Winkel, wodurch die Federelemente tordiert werden und das gewünschte Moment bei einem Eingriff in die jeweilige Trägerplatte auf diese ausgeübt wird. Die die Anlageenden enthaltende Ebene kann senkrecht zu der die Federelemente enthaltenden Ebene sein oder nicht. Die Feder kann des Weiteren symmetrisch sein asymmetrisch sein.

Die Rückholfeder bildet außerdem einen Teil einer Bremsbelaganordnung aus, die auf einem Paar von Trägerplatten befestigten Bremsbelägen und eine Bremsscheibe beinhaltet. Jeder Anlageschenkel ist in einer entsprechenden Öffnung in einer Trägerplatte der Anordnung angeordnet, so dass die Federbeine die Bremsbeläge in einem nicht-bremsenden Zustand von der Bremsscheibe fort zwingen.

Die Rückholfeder übt ein Drehmoment aus, um das Paar der Bremsbeläge, die an ihren entsprechenden Trägerplatten befestigt sind, in einem nicht-bremsenden Zustand im Allgemeinen parallel zu der Bremsscheibe zu halten. Die Rückholfeder übt auf Grund ihrer Konfiguration und bei einer Verwendung in der Bremsenanordnung eine nach außen gerichtete Kraft auf einen oberen Bereich der Trägerplatten aus. Zur gleichen Zeit und auf Grund der Verdrehung der Federelemente durch die winklige Beziehung der Anlageschenkel leiten diese ein Moment in den oberen Bereich der Trägerplatten ein. Dieses Moment wirkt dem Moment entgegen, dass auf Grund der Wirkung der Rückholkraft an einem von der Achse der Tragelaschen entfernten Ort in die Laschen der Trägerplatten eingeleitet wurde.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird auf die Zeichnungen der Erfindung Bezug genommen, in denen:

die 1 eine Teilaufsicht auf eine Scheibenbremsenanordnung nach dem Stand der Technik in einem Ruhezustand zeigt,

die 2 eine Teilseitenansicht auf die in der 1 dargestellte Anordnung zeigt,

die 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der 2 zeigt,

die 4 eine Ansicht (open end view) der Rückholfeder der 1 zeigt,

die 5 eine Ansicht der Anordnung der 1 zeigt,

die 6 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform der Rückholfeder der Erfindung zeigt,

die 7 eine perspektivische Ansicht der Feder der 6 zeigt,

die 8 eine Teilschnittansicht der Feder der 7 zeigt, die in einer Scheibenbremsenanordnung gehalten ist,

die 9 eine Ansicht der in der 8 dargestellten Bremsenanordnung in einem nicht-bremsenden Zustand zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung bietet bedeutende Verbesserungen beim Betrieb von Scheibenbremsenanordnung sowie der Lebensdauer von Komponenten der Bremse wie Bremsbelägen und Bremsscheiben. Anders als bei zahlreichen Scheibenbremsenanordnungen nach dem Stand der Technik bewahrt die Verwendung der Scheibenbremsen-Rückholfeder unserer Erfindung die Bremsbeläge in einem Ruhezustand und in einem nicht-bremsenden Zustand in einer im Allgemeinen parallelen Beziehung zu der Bremsscheibe. Ein ungewollter Kontakt zwischen den Belägen und den Bremsscheiben wird folglich während eines nicht-bremsenden Zustandes eliminiert oder wenigstens drastisch reduziert.

In den 6 bis 9 ist eine Ausführungsform der Rückholfeder mittels der Bezugnummer 20 gekennzeichnet und beinhaltet ein Paar von Federelementen 21, die mittels eines Verbindungsbereiches 23 miteinander verbunden sind. Jedes Federelement endet in einem Anlageschenkel 25 mit einem freien Ende 27. Jeder Anlageschenkel 25 ist nach außen gebogen, um – wie in den 6 und 7 dargestellt ist – einen Winkel &agr; bezüglich einer Linie zu bilden, die senkrecht zu der die beiden Federelemente 21 enthaltenden Ebene ist, wobei der Winkel &agr; in einer die beiden Anlageschenkel enthaltenden Ebene gemessen wird. Es ist zu beachten, dass die Anlageschenkel 11 in der Ausführungsform der 3 nach dem Stand der Technik parallel sind, wohingegen die der Erfindung divergieren. Jeder Schenkel 25 und sein anliegendes Federelement 21 liegen in einer Ebene. Der Schenkel 25 bildet in dieser Ebene einen Winkel &bgr; aus (siehe in der 7), der größer als 90 ° sein kann.

Die Orientierung der Anlageschenkel 25 kann bezüglich unterschiedlicher Bezugslinien, wie den Achsen "y" und "z", die in der 7 dargestellt sind, oder einer Komponente der Bremsenanordnung, wie der Oberfläche 8 der Bremsscheibe oder einer Wandung in der Öffnung 15 in der Trägerplatte, definiert sein. Der Winkel &agr; ist hier so definiert, dass er in der Ebene liegt, die beide Anlagenschenkel enthält. Dieses kann beispielsweise die Ebene sein, die durch eine "y"-Achse senkrecht zu der die Federelemente enthaltenden Ebene und einer "z"-Achse, die sowohl in der die Federelemente enthaltenden Ebene als auch in der die Anlageschenkel enthaltenden Ebene liegt, gebildet sein. Der Winkel &agr; wird in der y-z-Ebene von der y-Achse aus gemessen. Die Richtungen der Anlageschenkel schneiden sich in der y-z-Ebene. Die "y"-Achse erstreckt sich in die Richtung der Halbierenden des Schnittwinkels. Falls die Feder symmetrisch ausgebildet ist, entspricht der Winkel &agr; daher der Hälfte des Schnittwinkels.

Die 8 zeigt eine Darstellung des in einer Öffnung 15 in einer der Trägerplatten 3 aufgenommen Anlageschenkels. Bevor sie in der Öffnung angeordnet werden, werden die Enden der Anlagenschenkel in eine Richtung zueinander gedreht, um den Winkel &agr; zu verringern, wodurch auf jedes der Federelemente ein Drehmoment ausgeübt wird. Der Schenkel 25 nimmt daher einen Winkel &agr;' an, wenn er in die Öffnung eingreift.

Der Winkel &agr;' wird durch die Geometrie der Öffnung und des Anlageschenkels bestimmt. Falls der Durchmesser der Öffnung üblicherweise 2,4 mm, der Durchmesser des Felderelementes üblicherweise 1,7 mm und die Länge des Anlageschenkels 5,4 mm beträgt, wird der Winkel &agr;' ungefähr 7,4 betragen.

Wie in der Ausführungsform nach dem Stand der Technik üben die Federelemente 21 durch die Schenkel 25 eine Kraft auf die Trägerplatten aus, die die Trägerplatten 3 und die daran befestigten Bremsbeläge 5 von der Bremsscheibe 7fortzwingt. Da diese Kraft in einem Abstand von der Längsachse "M", die durch die Laschen der Trägerplatten gebildet ist, ausgeübt wird, erzeugt sie ein Moment um diese Achse, was darauf abzielt, dass sich die Trägerplatte um die Achse dreht. Die beschriebene Orientierung der Anlageschenkel 25 übt allerdings eine Verdrehung auf die Federelemente aus, so dass diese eine gegengerichtete Drehkraft oder ein entgegen gerichtetes Moment auf die Stützplatten ausüben, das der Drehung der Platten um die Achse "M", die durch die Rückstellkraft der Rückholfeder verursacht wurde, entgegenwirkt.

Die 9 zeigt die Vorteile der Erfindung, wobei sich die Reibbeläge 5 und die Platten 3 in einem Ruhezustand befinden und im Allgemeinen parallel zu dem Bremsscheibe 7 sind. Die um den Winkel &agr; nach außen gerichtete Biegung der Schenkel 25 in dem Ruhezustand (d. h., dass die freien Enden 27 relativ zueinander in dem Ruhezustand divergieren, siehe in den 6 und 7) verursacht, dass der Federschenkel sowohl als eine Feder agiert, um die nach außen gerichtete lineare Kraft "F" zu erzeugen, als auch als eine Torsionsfeder entlang der Länge "L" wirkt, um ein Moment "M" (siehe in der 9) auf den oberen Bereich der Trägerplatte auszuüben. Die Abmessungen des Federschenkels 25 und der Öffnung 15 sind derart ausgebildet, dass dieses Moment das Moment überwindet, das aus der Aufbringung der Rückholfederkraft an der Oberseite des Belages einerseits, und dem Reibwiderstand bei einem Gleiten der Laschen andererseits resultiert. Das durch die Schenkel 25 ausgeübte Drehmoment zwingt daher die Unterseite des Belages dazu, von dem Bremsscheibe 7 fort zu gleiten und schafft zwischen der Bremsscheibe 7 und den Belägen in der in der 9 dargestellten parallelen Orientierung einen Abstand.

Bei einer Ausführungsform für ein gewöhnlicherweise verwendetes Federmaterial beträgt der Winkel &agr; ungefähr 15 °, so dass jedes der Federelemente einer Torsionsvorlast von ungefähr 8 ° ausgesetzt ist, um so das gewünschte Moment von ungefähr 1,7 Inch × Ibs. auf jeden der Bremsbeläge auszuüben. Dieses ist allerdings nur ein Beispiel und hängt von solchen Faktoren wie dem Elastizitätsmodul, der Federkonstante des Materials und dem Durchmesser der Feder ab. Im Allgemeinen kann der erforderliche Winkelversatz &agr; berechnet werden, sobald die Größe des gewünschten Momentes festgelegt ist und das Federmaterial bekannt ist. Abhängig von den jeweiligen Materialien und Abmessungen, kann der gewünschte Winkel in dem Bereich von 10 ° bis 30 ° liegen.

Während eine V-förmige Feder mit einer einfachen V-förmigen Gestalt über den Verbindungsbereich 23 dargestellt wurde, könnten für die Federelemente 21 andere Formen verwendet werden, wie beispielsweise eine doppelt-V-förmige Gestalt, wie sie in der JP-56-21633 offenbart ist, oder andere gebogene Formen, die innerhalb des Standes der Technik wären. Die Feder 20 kann zusätzlich aus einem beliebigen herkömmlichen Federmaterial bestehen. Sie kann des Weiteren einen kreisförmigen Querschnitt oder jede beliebige andere Querschnittsform besitzen, was innerhalb des Standes der Technik liegen würde.

Die Verbindung zwischen der Feder und der Trägerplatte kann ebenfalls variieren und ist nicht auf den dargestellten bevorzugten Eingriff beschränkt. Der Anlageschenkel kann beispielsweise anders konfiguriert sein und die Trägerplatte könnte einen Vorsprung beinhalten, der in einer Ausnehmung in der Feder aufgenommen ist, oder die Feder könnte mittels anderer Verbindungsmittel wie einer Gewindeschraube oder dergleichen an der Trägerplatte befestigt sein.

Die Erfindung wurde bezüglich ihrer bevorzugten Ausführungsformen offenbart, die sämtlichst die Aufgaben der vorliegenden Erfindung – wie zuvor dargestellt – erfüllen und eine neue und verbesserte Scheibenbremsen-Rückholfeder sowie eine Scheibenbremsenanordnung schaffen, die die Feder verwendet.

Von dem Lehren der vorliegenden Erfindung können selbstverständlich verschiedene Abänderungen, Modifikationen und Abweichungen durch Fachleute vorgesehen werden, ohne den beabsichtigten Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er an Hand der angefügten Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]
Bremsbelaganordnung, umfassend ein Paar von Bremsbelägen (5), die an einem Paar von Trägerplatten (3) angebracht sind, eine Bremsscheibe (7), und eine Bremsbelag-Rückholfeder (20) mit einem Paar von Federelementen (21), wobei jedes Federelement (21) in einem Anlageschenkel (25) endet und jeder Anlageschenkel (25) zum Aufbringen einer Rückstellkraft an einer entsprechenden Trägerplatte (3) angreift, um die Bremsbeläge (5) weg von der Bremsscheibe (7) in einen nicht-bremsenden Zustand zu drücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhe-Ausrichtung eines jeden der genannten Anlageschenkel (25) derart ist, dass jeder der Anlageschenkel (25) aus der angesprochenen Ruhestellung gedreht werden muss, um an der entsprechenden Trägerplatte (3) anzugreifen, und jedes entsprechende Federelement (21) hierdurch in einen verdrehten Zustand versetzt wird, um entlang einer Längsachse der genannten Trägerplatte (3) ein erstes Moment aufzubringen, das einem Moment in jeder der Trägerplatten (3) entgegenwirkt, welcher von dem Aufbringen der Rückstellkraft verursacht wird. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageschenkel (25) so konfiguriert sind, dass sie in eine Öffnung (15) in der Trägerplatte (3) eingreifen und voneinander weg streben, wenn sie nicht mit der genannten Trägerplatte (3) in Eingriff stehen. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageschenkel (25) langgestreckt und koplanar sind und dass sie dann, wenn sie nicht in die genannte Trägerplatte (3) eingreifen, nicht-parallel sind und in Richtungen auseinander streben, die einander schneiden. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der genannten Anlageschenkel (25) in einer entsprechenden Öffnung (15) aufgenommen ist, die einen Durchmesser besitzt, der größer als der des jeweiligen Anlageschenkels (25) ist.






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