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Dokumentenidentifikation DE69526942T2 20.02.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0776429
Titel NASSLAUFENDE SCHEIBENBREMSE
Anmelder Brake Technologies Pty. Ltd., Geelong West, Victoria, AU
Erfinder Parsons, Francis Edward, Geelong West, AU
Vertreter Zipse & Habersack, 80639 München
DE-Aktenzeichen 69526942
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.08.1995
EP-Aktenzeichen 959296484
WO-Anmeldetag 24.08.1995
PCT-Aktenzeichen PCT/AU95/00529
WO-Veröffentlichungsnummer 0009607034
WO-Veröffentlichungsdatum 07.03.1996
EP-Offenlegungsdatum 04.06.1997
EP date of grant 05.06.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.02.2003
IPC-Hauptklasse F16D 65/853
IPC-Nebenklasse F16D 65/092   F16D 65/12   F16D 55/228   F16D 69/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Scheibenbremsen-Anordnungen und - Bauteilen, insbesondere Reibbelag-Konfigurationen.

Übliche Fahrzeugbremsen besitzen meist eine Rotorscheibe mit einem Paar von Reibmaterialbelägen, die je auf gegenüberliegende Bremsflächen der Rotorscheibe in trockener Umgebung einwirken. Solche Systeme haben mehrere beträchtliche Nachteile, da sowohl die Scheibe als auch insbesondere die Reibmaterialbeläge sich im Betrieb abnutzen, wodurch Abriebteilchen in die Umgebungsluft abgegeben werden können, was umweltverschmutzend ist und eine Gefahr für die Gesundheit sein kann. Außerdem ist die Leistung solcher Bremsen nicht gleichmäßig und variiert beträchtlich im Laufe der Zeit, insbesondere als Ergebnis des Reibbelagabriebs und äußerer Faktoren, wie zum Beispiel, ob Wasser oder andere Flüssigkeiten während des Betriebs auf die Bremsflächen gelangen.

Es sind auch Formen von feuchten Scheibenbremsen bekannt, bei denen mehrere Reibmaterialscheiben innerhalb eines Öl enthaltenden, dicht verschlossenen Bremsgehäuses vorgesehen sind. Solche feuchten Scheibenbremsen haben üblicherweise Öle mit 7-8 oder mehr Zentistokes mm²/sec bei 100ºC Viskosität verwendet. Solche Öle hatten normalerweise auch einen niedrigen Viskositätsindex von 100, was bei Veränderungen der Öltemperatur zu beträchtlichen Viskositätsveränderungen führte. Die Scheiben werden so vorgesehen, daß manche, die ein mit Nuten versehenes Reibmaterial tragen, sich drehen, und daß andere, glatte Scheiben ortsfest sind, und die Bremswirkung wird durch axiales Zusammenpressen der Scheiben erreicht. Das Öl wird hauptsächlich als Kühlmittel vorgesehen, und zu diesem Zweck fließt Öl durch die Nuten in den drehenden Scheiben. Öl mit 7-8 (oder mehr) Zentistokes wurde aber als notwendig angesehen, um eine hydrodynamische Schmierung und eine "Auspress"- Druckfestigkeit in der gegenseitigen Eingriffs- Reibungszone zu unterstützen, um Ruck-Gleiten, Abnutzung und örtliches Überhitzen der Bremsreibungsscheiben und -platten zu verhindern. Der Nachteil der Verwendung des hydrodynamischen Schmierungsbetriebs besteht darin, daß in der gegenseitigen Eingriffszone ein niedrigerer Reibungskoeffizient entsteht. Da diese Öle eine ungünstige Wirkung auf die Reibungspegel haben, ist es daher notwendig, über die wesentlich größere Bremsfläche zu verfügen, die bei den mehreren Scheiben vorgesehen ist. Außerdem unterscheiden sich die Konfigurationen dieser Systeme im allgemeinen stark von denjenigen der trockenen Reibungssysteme, die im vorhergehenden Absatz beschrieben wurden, wodurch es schwierig ist, diese Einheiten untereinander auszutauschen.

In WO 93/07402 ist auch eine Bremsanordnung für ein Fahrzeug von der Art mit einer einzigen Rotorscheibe offenbart, die angepaßt ist, um mit einem Achsenende zu drehen, und mit einem ortsfesten Gehäuse, das die Rotorscheibe einschließt, wobei eine oder mehrere Dichtungen dahingehend wirken, daß eine im wesentlichen dicht verschlossene, aber druckausgeglichene Zone entsteht, die zumindest einen Bremswirkungsbereich der Rotorscheibe umgibt. Mindestens ein Paar von Reibbelägen ist vorgesehen, die geeignet sind, um mit gegenüberliegenden Bremsflächen einer Umfangszone der Rotorscheibe in Eingriff gebracht zu werden, und das Gehäuse ist so ausgebildet, daß es in mindestens einem Teil der Bremszone eine Flüssigkeit enthalten kann. In einem Teil ihrer Offenbarung gibt die WO 93/07402 an, daß die Flüssigkeit auf einem Pegel oberhalb der Dichtungen gehalten werden kann, um ein Eindringen von Verunreinigungen ins Innere des Gehäuses und insbesondere in die Zone der Bremsflächen und Reibbeläge zu verhindern. WO 93/07402 offenbart weiter Reibbeläge, die Grundplatten mit daran befestigtem Reibmaterial aufweisen, wobei das Reibmaterial in die Rotorscheibe eingreifende Flächen mit einer oder mehreren darin ausgebildeten Nuten von besonderer Gestaltung aufweist. Die oben erwähnte Bremsanordnung profitiert aber von einem Minimum an Flüssigkeit oder Schmierung, und die Nuten sind für den Zweck des Abziehens und Ablaufenlassens von Öl von den Bremsflächen vorgesehen, im Gegensatz zu anderen in Öl eingetauchten Bremssystemen, bei denen Nuten vorgesehen sind, um den Ölkreislauf zu unterstützen. Weitere mit Nuten versehene Reibbeläge sind zum Beispiel in FR-A-2 640 337 offenbart.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte Reibmaterialprodukte, insbesondere Bremsbeläge und andere Bestandteile, zu liefern, die zur Verwendung in Bremsanordnungen der in WO 93/07402 gezeigten Art verwendbar sind.

Ein weiteres bevorzugtes Ziel ist es, eine verbesserte Bremsanordnung anzugeben, die in der Lage ist, vorteilhafterweise die oben erwähnten Reibmaterialprodukte und andere Bremsanordnungsbauteile zu verwenden. Es ist auch ein bevorzugtes Ziel, daß die erfindungsgemäße Bremsanordnung so ist, daß sie relativ einfach mit den Trockenreibungs- Scheibenbremsanordnungen ausgetauscht werden kann, die derzeit üblicherweise verwendet werden.

In bezug auf die Reibmaterialprodukte wird in WO 93/07402 festgestellt, daß das Reibmaterial mit Abzieh- und Ablaufnuten versehen werden muß, um die Entfernung von Flüssigkeit von den Bremsflächen zu ermöglichen. Es wurde aber herausgefunden, daß die allgemeine Positionierung dieser Nuten für die Bremsleistung wichtig ist. Außerdem wurde herausgefunden, daß eine optimale Leistung im allgemeinen ein Mittelweg zwischen der Anzahl und der Breite der Nuten im Verhältnis zu den verbleibenden Reibflächenbereichen oder -stegen zwischen den Nuten ist. Das heißt, es müssen genug Stegzonen übrigbleiben, um die gewünschten Bremseigenschaften zu erhalten. "Vorder" und "Hinter" oder ähnliches beziehen sich in der vorliegenden Beschreibung auf den Bremsbelag und die Drehrichtung der Rotorscheibe.

Die vorliegende Erfindung liefert einen Bremsbelag, der ein Reibmaterial enthält, dessen Bremsfläche im Betrieb geeignet ist, um eine Rotorscheibe einer Bremsanordnung zu berühren, wobei die Bremsfläche eine Vorderkante bezüglich der Drehung der Rotorscheibe, eine gegenüberliegende Hinterkante und innere und äußere in Umfangsrichtung verlaufende Kanten aufweist, die die Vorder- und die Hinterkante verbinden, wobei das Reibmaterial weiter mehrere darin ausgebildete Nuten enthält, die an der Bremsfläche münden und von einem Vorderende der Nuten nach hinten in bezug auf eine radiale Linie abgewinkelt sind, wobei mindestens eine der Nuten an der Vorderkante der Bremsfläche mündet, und die Nuten außerdem von ihrem Vorderende zu ihrem Hinterende gekrümmt sind, wobei eine konvexe Seite der Nuten der Vorderkante der Bremsfläche zugewandt ist, wobei der Bremsbelag dadurch gekennzeichnet ist, daß jede der Nuten über ihre ganze Länge bogenförmig ausgebildet ist, und daß das Hinterende jeder der Nuten aus der Bremsfläche entweder an der Hinterkante oder an der äußeren, in Umfangsrichtung verlaufenden Kante austritt.

Bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den beiliegenden Ansprüchen 2 bis 11 definiert.

Der durch die Anordnung von einer oder mehreren Nuten, die von einer Vorderkante des Belag-Reibungsmaterials weg führen und vorzugsweise an der äußeren Umfangskante austreten, erhaltene Vorteil besteht darin, daß ein verbesserter Flüssigkeitsstrom weg von der Bremsflächenzone und dadurch eine verbesserte Bremsleistung insbesondere bei niedrigen Klemmdrücken erreicht wird. Außerdem wird angenommen, daß ein verbesserter Flüssigkeitsstrom weg von der Bremsfläche, was zu einer verbesserten Bremsleistung führt, durch spiralförmige Nuten erreicht wird, d. h. die Teil eines Kreisbogens sind. Es wird allgemein angenommen, daß die Menge an Öl auf einer drehenden Scheibe sich erhöht, je größer der radiale Abstand zur Drehachse wird. Wenn daher die Vorderkante im wesentlichen radial angeordnet ist, hat der Bereich mit den höchsten Flüssigkeitspegeln (d. h. weiter weg von der Drehachse) die kürzeste Nut, und daher fließt die Flüssigkeit schneller, so daß jedes erhöhte Flüssigkeitsvolumen durch eine kürzere Ausgangsleitung oder Nut ausgeglichen wird. Wenn die Nuten nicht an der inneren Umfangskante münden, können ihre Abriebteilchen zentrifugal an dieser Kante abgelagert werden und eine Einkerbung der Bremsflächen der Rotorscheibe verursachen. Durch Strömen von Flüssigkeit durch diese Kante können die Einkerbungen der Rotorscheibe tendenziell vermieden und sowohl die Lebensdauer der Bremsanordnung verbessert als auch der Bremsvorgang vorhersehbarer gemacht werden.

Mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Form einer Rotorscheibe zur Verwendung in Zusammenwirkung mit einem erfindungsgemäßen Bremsbelag ist,

Fig. 1A eine Teilansicht eines Schnitts durch ein Bremsanordnungsgehäuse ist, die bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung darstellt,

Fig. 1B eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in Fig. 1A ist,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht von Fig. 1 gemäß der Linie X-X ist, die auch eine mögliche bevorzugte Form eines Filtermittels zeigt,

Fig. 3 eine Draufsicht ähnlich vorhergehender Figuren ist, die eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Bremsbelags zeigt,

Fig. 4 eine Draufsicht ähnlich vorhergehender Figuren ist, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Bremsbelags zeigt,

Fig. 5 eine Draufsicht ähnlich Fig. 4 ist, die eine mögliche weitere Veränderung zeigt,

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in den Fig. 5 oder 7 ist, und

Fig. 7 eine Draufsicht ähnlich Fig. 5 ist, die eine mögliche weitere Veränderung zeigt,

Fig. 8 ein Graph ist, der einen Bremsweg gegen einen angelegten Reibbelagdruck für ein mit 100 km/h fahrendes Fahrzeug zeigt, wobei mit Nuten versehene, in Flüssigkeit eingebettete Beläge gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit nutenlosen Belägen unter ansonsten gleicher Konfiguration dargestellt sind.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Rotorscheibe 50 dargestellt, die durch beliebige geeignete Mittel an einer Fahrzeugachse befestigt werden kann. Die Rotorscheibe hat radiale ringförmige und einander gegenüberliegende Bremsflächen 51, 52. Ein ortsfestes Gehäuse 53 (in Fig. 2 nur teilweise dargestellt) definiert eine im wesentlichen dicht verschlossene Bremswirkungszone 54, die die Bremsflächen 51, 52 umgibt, wobei die Zone durch nicht dargestellte Dichtungen erzeugt wird. Im Betrieb enthält das Gehäuse 53 eine Flüssigkeit, wie zum Beispiel ein niederviskoses Öl. In WO 93/07402 wird vorgeschlagen, daß das Ölvolumen relativ hoch sein sollte, aber es hat sich inzwischen herausgestellt, daß dies nicht notwendig ist, und daß vorzugsweise allenfalls ausreichend Flüssigkeit vorhanden sein muß, um die Dichtungen im Betrieb feucht zu halten, d. h. durch Bespritzen oder ähnliches. Es hat sich herausgestellt, daß vorteilhafterweise etwa ein Viertel der senkrechten Höhe der Bremsanordnung zufriedenstellend ist. Die Positionierung des Bremsbeläge, die angepaßt sind, um in die gegenüberliegenden Bremsflächen 51, 52 einzugreifen, kann so sein, wie sie in 67, 68 (in etwa auf halber Höhe der Höhe der Bremsanordnung) gezeigt ist, oder sie kann alternativ in den oberen Viertelzonen 80, 81 (Fig. 1) angeordnet sein.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sind die inneren radialen Kanten 55 der Bremsflächen 51, 52 vorzugsweise hinterschnitten, um in Umfangsrichtung verlaufende Flüssigkeitssammelzonen 56, 57 zu bilden, um zentrifugal gerichtete Flüssigkeit auf Flächen an der Innenseite der Kanten 55 zu sammeln. Diese gesammelte Flüssigkeit kann dann durch radiale Durchlässe 58 fließen, um die Flüssigkeitsmenge auf den Flächen 51, 52 zu minimieren.

Es ist allgemein wünschenswert, die Flüssigkeitsmenge an der Schnittstelle zwischen den Bremsflächen der Rotorscheibe und der Bremsfläche des Reibbelags zu minimieren. Die obige Beschreibung ist diesbezüglich relevant. Andere Faktoren sind die Verwendung eines niederviskosen Öls als Flüssigkeit innerhalb des Gehäuses, da die Aufrechterhaltung einer niederen Viskosität einen niedrigen Reibungskoeffizienten zwischen den Bremselementen ermöglicht, wenn keine Bremskraft angelegt ist, aber einen hohen Reibungskoeffizienten ermöglicht, wenn während des Bremsens eine Kraft auf die Beläge angelegt wird.

Während Öle mit einer Viskosität von bis zu ISO 15 bei 40ºC verwendet werden können, werden bevorzugt Öle in dem Bereich von ISO 3 bis ISO 7 verwendet, die bessere Leistungen bringen. Insbesondere werden synthetische Mineralöle mit Viskositäten von weniger als 7 (vorzugsweise 2 bis 5) Zentistoke mm²/sec bei 100ºC bevorzugt. Ein Nachteil der Verwendung von sehr niederviskosen Ölen, wie zum Beispiel 2 Zentistokes, in der Vergangenheit bestand darin, daß übliche sehr niederviskose Öle hohe Verflüchtigungen und niedrige Flammpunkte aufwiesen. Dieses Problem wurde nun gelöst durch die Öle auf der Basis von sogenannten synthetischen Mineralölen, wie zum Beispiel die Markenöle Extra High Viscosity Index der Shell Oil Company, d. h. XHVI I und XHVI II Öle. Diese Öle haben solche Flammpunkte und Verflüchtigungen, daß sie aufgrund ihrer sehr niederen Viskosität bei dem vorliegenden Bremssystem ohne Flammpunkte oder Verflüchtigungsprobleme verwendet werden können.

Es ist allgemein anerkannt, daß die Ölviskosität ansteigt, wenn die Temperatur sinkt, und sinkt, wenn die Temperatur steigt. Um Probleme zu überwinden, die bei einem Betrieb bei extremen Temperaturen (sowohl warm als auch kalt) entstehen können, wird vorgeschlagen, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, einen Wärmetauscher 70 innerhalb des Öls im Bremsgehäuse anzuordnen. Der Wärmetauscher 70 kann aus einem Metallrohr (wie z. B. rostfreier Stahl) bestehen, das geeignet ist, Motorkühlwasser (normalerweise bei etwa 50ºC) hindurch zu transportieren, um das Öl im Gehäuse wenn nötig zu erwärmen. Geeignete Ventilanlagen und Temperaturmeßfühler können vorgesehen werden, wir diese Heizfähigkeit nur dann zu liefern, wenn es notwendig ist, um die Temperatur des Öls in der Bremsanordnung innerhalb eines annehmbaren Bereichs zu halten. Wenn die Bremsanordnung in besonders warmer Umgebung genutzt werden soll, kann es auch notwendig sein, ein Kühlfluid durch den Wärmetauscher 70 zu transportieren. Dieses Fluid könnte durch ein beliebiges geeignetes Mittel gekühlt werden, einschließlich Einrichtungen wie z. B. eine bereits an Bord des Fahrzeugs befindliche Klimaanlage oder eine zweckdienliche Vorrichtung. Wenn gewünscht, kann der Wärmetauscher 70 von Durchlässen gebildet werden, die in das Bremsanordnungsgehäuse gegossen sind.

Da die Bremsanordnung dicht verschlossen ist, werden Abriebteilchen von den Belägen und der Rotorscheibe innerhalb des Gehäuses zurückgehalten. Dieser im Öl enthaltene Abrieb kann Schmierfilme aus Abriebteilchen und Öl auf den Rotorscheiben-Bremsflächen verursachen und zu schlechten Bremseigenschaften führen. Daher ist es wünschenswert, diese Abriebteilchen zumindest aus der. Zone der zusammenwirkenden Flächen der Beläge und der Rotorscheibe zu entfernen. Niederviskose Öle tendieren auch dazu, den Niederschlag dieser Abriebteilchen leichter und schneller zu ermöglichen als hochviskose Öle.

Die Belag-Abriebteilchen können durch integrale Schwerkraftabsetzungs- und integrale Zentrifugiertechniken wirksam auf akzeptable Pegel abgesondert werden. So kann das Gehäuse 53 eine oder mehrere "Absetz"-Kammern 59 in der Ölauffangwanne des Bremsgehäuses aufweisen. Die Absetzkammern 59 können in einem der inneren oder äußeren Gehäuseteile 60, 61 geformt oder von einem Wandelement 62, 63 gebildet werden, das in 64 in die Gehäuseteile verschraubt ist. Die untere Kante der Wandelemente 62, 63 kann, wenn gewünscht, durch Vorsehen einer maschinell bearbeiteten oder formgegossenen Vertiefung an der Bodenwandfläche des jeweiligen Gehäuseteils einrasten. Magnetstopfen 65, 66 können verwendet werden, um Metallpartikel in die Absetzkammern 59 anzuziehen, und ermöglichen bei der Beseitigung die Entfernung der Abriebteilchen aus diesen Absetzkammern, ohne den größten Teil des Öls zu entsorgen. Wenn die Absetzkammer(n) dadurch mit einem zwangsläufigen Fließölstrom versehen wird (werden), daß ihre Anordnung mit den Belagöl-Abflußnuten zusammenfällt, bleibt die jeweilige Kammer immer voll, und während der Perioden der Scheibenbremsendrehung tritt ein langsamer, aber kontinuierlicher Strom von Öl durch die Absetzkammern auf. Wenn die Scheibe in der Ruhestellung oder drehend ist, wird ein beträchtlicher Anteil des Auffangwannenöls in der Absetzkammer für variable Zeiträume gefangen, je nach Art der Bremsnutzung.

Im Fall eines "langsamen Fließens" durch die Absetzkammer(n) 59 werden größere und schwerere Partikel gesammelt. In Zeiträumen wie zum Beispiel über Nacht oder anderen Leerlaufzeiten, wenn die Rotorscheibe stationär ist, setzt sich das Absetzen von Abriebteilchen durch Schwerkraft insbesondere bei feineren Teilchen fort, die sonst in Suspension bleiben können. Um das Zurückhalten von Abriebteilchen weiter zu fördern, können die Kammern 59 einen oder mehrere beabstandete Beläge 69 aus einem Material wie zum Beispiel Stahlwolle enthalten.

Wo die Bremse keine regelmäßigen Leerlaufperioden nach einer Bremsbetätigung erfährt, kann eine integrale oder externe Pumpe verwendet werden, um das Abriebteilchen enthaltende Öl durch ein externes Filter fließen zu lassen. Solch eine Anordnung kann auch Bauteile aufweisen, um das gesammelte Öl gleichzeitig mit dem Reinigungsprozeß entweder zu kühlen oder aufzuheizen.

In den Fig. 1A und 1B ist ein unterer Abschnitt des Bremsgehäuses 53 dargestellt. Ein Paar von Ablenkplatten 82, 83 und 84, 85 sind auf beiden Seiten des Gehäuses 53 knapp oberhalb des mittleren Flüssigkeitsoberflächenpegels 8a vorgesehen. Jede Ablenkplatte 82, 83, 84, 85 ist so angeordnet, daß ein minimaler Abstand zwischen den Ablenkplatten und den Rotorbremsflächen 51, 52 vorgesehen ist, um das Spritzen größerer Mengen des flüssigen Mediums oder das Zwingen des flüssigen Mediums in obere Zonen des Gehäuses 53 durch Einwirkung des Rotors 50 während des Betriebs zu minimieren. Außerdem ist jeder der bolzenaufnehmenden runden Vorsprünge 88, die geeignete Bohrungen 90 zur Aufnahme der Bolzen 87 aufweisen, um die Gehäuseteile 60, 61 zusammenzuhalten, mit mindestens einer gekrümmten Fläche 89 ausgebildet, die geeignet ist, um Wirbelbedingungen im flüssigen Medium zu unterstützen, wenn die Bremsanordnung in Betrieb ist.

Mehrere bevorzugte Ausführungsformen von Reibbelaganordnungen werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 8 beschrieben. Diese Beläge können in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Bremsanordnung zum Beispiel in 67 und 68 positioniert sein, und sie können durch ein beliebiges bekanntes und übliches Betätigungssystem betätigt werden. Zunächst in bezug auf Fig. 3 weist der Bremsbelag 10 eine Stützplatte 11 üblicher Ausbildung und ein daran befestigtes Reibmaterial 12 auf. Das Reibmaterial 12 hat eine Vorderkante 13, eine Hinterkante 14, eine innere Umfangskante 15 und eine äußere Umfangskante 16. Mehrere primäre Nuten 17 sind im Reibmaterial ausgebildet, deren Auslaßenden 18 in die äußere Umfangskante 16 oder die Hinterkante 14 münden. Einige der primären Nuten 17 haben Einlaßenden, die direkt auf die Vorderkante 13 münden, und jedes dieser Einlaßenden hat Mündungsbereiche 28 sich verringernder Breite, die geeignet sind, um einen Flüssigkeitsstrom trichterförmig in die Nuten 17 einzuleiten. Diese Anordnung bietet ein wirksames Mittel des Sammelns und Entfernens von Flüssigkeitsmassen von ineinandergreifenden Bremsflächen während eines Bremsvorgangs. Jede der Nuten 17 hat eine Breite von 1,5 bis 4 mm und eine dazwischenliegende Stegbreite von etwa 5 bis 6 mm.

Die Krümmung jeder der Nuten kommt einem Kreisbogen nahe, und für jede der Nuten ist der Krümmungsradius im wesentlichen gleich. Vorteilhafterweise sind die Nuten 17 alle parallel zueinander. Außerdem ist es erwünscht, daß der Winkel α am Einlaß 26 zu jeder Nut 17, der sich auf die innere Umfangskante 15 öffnet, der der Winkel zwischen der Tangente der Nutenkrümmung und der Tangente der Krümmung der Kante 15 am Einlaß 26 ist, für alle solche Nuten im wesentlichen gleich ist. Außerdem ist dieser Winkel auch im wesentlichen gleich dem gleichen Winkel an den Auslaßenden der Nuten, die auf die äußere Umfangskante 16 münden. Vorteilhafterweise kann dieser Winkel zwischen 20º und 40º liegen, beträgt aber vorzugsweise etwa 30º, was für eine optimale Leistung bei einem üblichen Fahrzeugrad erwünscht ist, das ursprünglich mit der erlaubten Fahrgeschwindigkeit fährt, d. h. 100-110 km/h. Dies entspricht etwa 800-1000 Umdrehungen pro Minute einer Rotorscheibe.

Die Fig. 4 und 5 zeigen Ausführungsformen mit sekundären Nuten 27, die je die primären Nuten 17 in einem spitzen Winkel schneiden. Die sekundären Nuten 27 können wie dargestellt gekrümmt sein. Außerdem können die sekundären Nuten 27 durch im wesentlichen das ganze Reibmaterial verlaufen, wie in Fig. 4 gezeigt, oder sie können an ihrer Schnittstelle mit einer primären Zwischennut 17 enden, wie in Fig. 5 gezeigt.

Vorteilhafterweise haben in jedem Fall die primären Nuten, die auf die Vorderkante 13 des Reibmaterials münden, Mündungszonen 28 mit breiteren Abmessungen, die vorteilhafterweise den Flüssigkeitsstrom trichterförmig in die benachbarten Nuten 17 leiten. Vorzugsweise bildet die radial innere Wand der Nut 17 eine Wand 29 der verbreiterten Mündungszone. Wie in Fig. 5 dargestellt, kann die Kehle 30 der Schnittstelle zwischen den Nuten 17 und 27 in der Mündungszone verbreitert sein, zum Beispiel durch Entfernung des in gestrichelten Linien 31 angezeigten Reibmaterials, um den Flüssigkeitsstrom in die beiden Nuten 17 und 27 zu verbessern, die sich von dieser Kehle aus erstrecken.

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang den Linien B-B der Fig. 5 und 7. Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform ähnlich Fig. 6, abgesehen davon, daß die Nuten 17 zu einem Hinterende der Last hin weiter beabstandet sind.

Fig. 8 ist ein Graph, der einen Fahrzeug-Bremsweg gegen einen Bremsdruck für einen 2,5 Tonnen Toyota Land Cruiser zeigt, der feuchte Scheibenbremsen verwendet, wie sie in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben wurden, und der nutenlose Beläge mit Bremsbelägen vergleicht, wie sie gemäß einer Gestaltung wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, hergestellt wurden. Aus diesem Vergleich geht hervor, daß das Bremssystem, und insbesondere die Bremsbeläge gemäß der vorliegenden Erfindung, nutenlose Beläge in einer ansonsten gleichen Gestaltung an Leistung übertreffen.

Typischerweise nehmen die Nuten eines Bremsbelags gemäß der Erfindung zwischen 20% und 40% der Bremsflächenzone ohne die Nuten ein.


Anspruch[de]

1. Bremsbelag, der ein Reibmaterial (12) mit einer Bremsfläche enthält, die so ausgeführt ist, daß sie im Gebrauch eine Rotorscheibe einer Bremsanordnung berührt, wobei die Bremsfläche eine Vorderkante (13) bezüglich Drehung der Rotorscheibe, eine gegenüberliegende Hinterkante (19) und eine innere und eine äußere, sich um den Umfang erstreckende Kante (15, 16), die die Vorder- und Hinterkante (13, 14) verbinden, aufweist, wobei das Reibmaterial (12) weiterhin mehrere darin ausgebildete Nuten (17) enthält, die an der Bremsfläche münden und von einem Vorderende (26) der Nuten (17) bezüglich einer radialen Linie nach hinten abgewinkelt sind, wobei mindestens eine der Nuten (17) an der Vorderkante (13) der Bremsfläche mündet, wobei die Nuten (17) weiterhin von ihrem Vorderende (26) aus zu ihrem Hinterende (18) gekrümmt sind, wobei eine konvexe Seite der Nuten (17) der Vorderkante (13) der Bremsfläche zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nuten (17) über ihre Länge bogenförmig ausgebildet ist und daß das Hinterende jeder der Nuten entweder an der Hinterkante (14) oder an der äußeren, sich um den Umfang erstreckenden Kante aus der Bremsfläche austritt.

2. Bremsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Nuten (17) mit einem an der inneren Umfangskante (15) der Bremsfläche mündenden Vorderende (26) und einem an der äußeren Umfangskante (16) der Bremsfläche mündenden Hinterende (18) eine Konfiguration aufweisen, wodurch tangential zu der Nut verlaufende Linien am Vorderende und am Hinterende (26, 18) mit der inneren und der äußeren Umfangskante (15, 16) der Bremsfläche gleiche Winkel bilden.

3. Bremsbelag nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen Winkel zwischen 30 und 40º betragen.

4. Bremsbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (17) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

5. Bremsbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede solche Nut (17) eine Breite zwischen 1,5 und 4 mm aufweist.

6. Bremsbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (17) zwischen 20% und 40% der Bremsoberfläche ohne die Nuten (17) einnehmen.

7. Bremsbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsflächenbreite zwischen benachbarten der Nuten (17) zwischen 5 und 6 mm beträgt.

8. Bremsbelag nach Ansprüch 1, dadurch gekennzeichnet, dab mindestens eine der Nuten (17) einen aufgeweiteten Mündungsteil (28) an der Vorderkante (13) der Bremsfläche und einen Bereich mit sich vermindernder Breite einwärts der Vorderkante (13) der Bremsfläche aufweist.

9. Bremsbelag nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Nuten (17) an der Vorderkante (13) der Bremsfläche mündende Vorderenden aufweisen, wobei jede der Nuten an der Vorderkante (13) einen solchen aufgeweiteten Mündungsteil und einwärts der Vorderkante (13) der Bremsfläche einen solchen Bereich mit sich vermindernder Breite aufweist.

10. Bremsbelag nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Nuten (17) einwärts von der inneren Umfangskante der Bremsfläche beabstandete Vorderenden aufweisen.

11. Bremsbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (17) Kreisbögen bilden.







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