DE102005055441A1

DE102005055441A1 - Elektromechanische Fahrzeugbremse mit Reibbelagverschleißausgleichseinrichtung

Info

Publication number: DE102005055441A1
Application number: DE200510055441
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Baier-Welt; Monika Blendel; Lars Emmel; Stefan Pfeiffer; Hendrik Powileit; Marcel Rigorth; Mathias WÜRGES; Heinrich Zuber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-05-24
Also published as: WO2007057464A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Fahrzeugbremse (10) mit wenigstens einem Reibbeleg (18), der mittels einer Betätigungseinrichtung durch eine normal zu einer Bremsscheibe (20) gerichtete Bewegung in reibschlüssigen Kontakt mit der Bremsscheibe (20) bringbar ist, und mit einer Nachstelleinrichtung (22) zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß. Die Nachstelleinrichtung (22) umfasst ein erstes Element (24), auf das eine bei einer Bremsung entstehende Normalkraft wirkt, und ferner ein zweites Element (30), das mittels einer Verstelleinrichtung (34) quer zum ersten Element (24) beweglich ist. Das erste Element (24) stützt sich über eine ihm zugehörige erste Keilfläche (28) an einer zweiten Keilfläche (32) ab, die dem zweiten Element (30) zugehörig ist. Durch eine Verlagerung des zweiten Elements (30) quer zum ersten Element (24) wird das zweite Element (30) auf die Bremsscheibe (20) zu bewegt, um Reibbelagverschleiß zu kompensieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Fahrzeugbremse mit wenigstens einem Reibbelag, der mittels einer Betätigungseinrichtung durch eine normal zu einer Bremsscheibe gerichtete Bewegung in reibschlüssigen Kontakt mit der Bremsscheibe bringbar ist, und einer Nachstelleinrichtung zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß. Eine solche Fahrzeugbremse ist beispielsweise aus der WO 02/095257 bekannt.

Während hydraulisch betätigte Fahrzeugscheibenbremsen eine Reibbelagverschleißausgleichseinrichtung quasi eingebaut haben, indem sich bei ihnen der hydraulische Betätigungskolben mit zunehmendem Reibbelagverschleiß einfach ein entsprechendes Stück weiter in der den Hydraulikkolben führenden Bohrung bewegt, so dass das so genannte Lüftspiel, d.h. der im unbetätigten Zustand der Fahrzeugbremse zwischen dem Reibbelag bzw. den Reibbelägen und der Bremsscheibe vorhandene geringe Abstand, konstant gehalten wird. Bei elektromechanischen Fahrzeugscheibenbremsen hingegen muss zum Ausgleich des im Betrieb auftretenden Reibbelagverschleißes eine gesonderte Nachstelleinrichtung vorhanden sein, die den Reibbelag oder die Reibbeläge mit zunehmendem Reibbelagverschleiß näher zur Bremsscheibe hin bewegt.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine elektromechanische Fahrzeugbremse mit einer verbesserten Reibbelagverschleißausgleichseinrichtung bereitzustellen.

Dieses Ziel ist ausgehend von einer elektromechanischen Fahrzeugbremse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Nachstelleinrichtung ein erstes Element umfasst, auf das eine bei einer Bremsung entstehende Normalkraft wirkt, dass ferner die Nachstelleinrichtung ein zweites Element umfasst, das mittels einer Verstelleinrichtung quer zum ersten Element beweglich ist, und dass das erste Element sich über eine ihm zugehörige erste Keilfläche an einer zweiten Keilfläche abstützt, die dem zweiten Element zugehörig ist, so dass durch eine Verlagerung des zweiten Elements quer zum ersten Element ersteres in Normalrichtung auf die Bremsscheibe zu bewegt wird, um Reibbelagverschleiß zu kompensieren. Erfindungsgemäß erfolgt die für einen Ausgleich des Reibbelagverschleißes erforderliche Nachstellung also mittels eines Keilpaares. Dabei wird die während einer Bremsung auftretende Normalkraft über den einen Keil abgestützt, der mit seiner Keilfläche auf der Keilfläche des zweiten Keils läuft, welcher mittels der Verstelleinrichtung bewegt werden kann.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeugbremse stützt sich das erste Element an einer seitlichen Führung ab und das zweite Element stützt sich am ersten Element gegen dessen seitliche Führung ab. Auf diese Weise ist das erste Element trotz nur einer einzigen seitlichen Führung zuverlässig geführt und positioniert.

Die Verstelleinrichtung der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeugbremse kann unterschiedlich ausgestaltet sein, jedoch weist die Verstelleinrichtung bei bevorzugten Ausführungsformen eine mit einem Antrieb zusammenwirkende Spindel auf, die vorzugsweise selbsthemmend ist. Eine Spindel ermöglicht eine feinfühlige und genaue Verschiebung des zweiten Elements. Wenn die Spindel selbsthemmend ausgeführt ist, tritt auf der Antriebsseite der Spindel kein Moment auf, das aus über das zweite Element zurückwirkenden Bremskräften resultiert und das durch ein entsprechendes Gegenmoment kompensiert werden müsste. Eine Nachstellung zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß erfolgt ohnehin nur dann, wenn keine Bremskraft anliegt, d.h. im entlasteten Zustand der Fahrzeugbremse.

Der Antrieb der Verstelleinrichtung ist vorzugsweise in der Bremse ortsfest angeordnet, beispielsweise ortsfest zu einer nicht bewegten Keilplatte einer elektromechanischen Fahrzeugbremse mit einer Selbstverstärkungseinrichtung, die zwei Keilplatten aufweist, von denen eine in einer zur Bremsscheibe parallelen Ebene beweglich ist und die andere nicht. Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse ist der Antrieb der Verstelleinrichtung eine Motor-Getriebeeinheit.

Bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse sind vorzugsweise die erste Keilfläche und/oder die zweite Keilfläche reibungsmindernd beschichtet, um einer Reibbelagverschleißnachstellung möglichst wenig Widerstand entgegenzusetzen. Alternativ können die beiden Keilflächen auch aufeinander abrollen, beispielsweise über Nadellager.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeugbremse ist darin zu sehen, dass die Nachstelleinrichtung mit ihrem Antrieb nicht im Hauptkraftfluss der Bremse liegt, so dass auf die Nachstelleinrichtung lediglich eine reduzierte Kraft wirkt. Ferner ist es bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse ohne Weiteres möglich, eine Parkbremsfunktion zu integrieren. Hierzu müssen lediglich bei unbetätigter Bremse die Reibbeläge durch die Nachstelleinrichtung in Kontakt mit der Bremsscheibe gefahren werden. Anschließend wird über die Motor-Getriebeeinheit der Nachstelleinrichtung eine Bremskraft aufgebracht, d.h. die Reibbeläge werden mit einer vorbestimmten Kraft gegen die Bremsscheibe gespannt.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeugbremse mit verbesserter Reibbelagverschleißausgleichseinrichtung anhand der beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:
1 die hier besonders interessierenden Teile einer Ausführungsform einer elektromechanischen Fahrzeugbremse in einer ersten Stellung, und
2 die Ansicht aus 1 mit den gezeigten Komponenten in einer zweiten Stellung, in der Reibbelagverschleiß ausgeglichen worden ist.
Bei der in 1 dargestellten elektromechanischen Fahrzeugbremse 10 handelt es sich um eine solche mit einer integrierten Selbstverstärkungseinrichtung, wie sie zum Beispiel aus der bereits genannten WO 02/095257 hervorgeht, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Eine solche Selbstverstärkungseinrichtung weist zwei Keilplatten 12, 14 auf, zwischen denen zur Reibungsverminderung Rollen 16 angeordnet sind und von denen zur Betätigung der Fahrzeugbremse 10 die eine Keilplatte 12 mittels einer hier nicht dargestellten Betätigungseinrichtung relativ zur anderen Keilplatte 14 verschoben wird, wodurch sich der Abstand zwischen den beiden Keilplatten 12, 14 vergrößert. Der somit entstehende Hub in einer Richtung normal zu den Hauptebenen der beiden Keilplatten 12, 14 wird dazu verwendet, einen auf einer Belagträgerplatte 17 beispielsweise durch Kleben befestigten Reibbelag 18 in Kontakt mit einer Bremsscheibe 20 zu bringen. Dreht sich die Bremsscheibe 20, so übt sie über die zwischen dem Reibbelag 18 und der Bremsscheibe 20 entstehende Reibungskraft eine Mitnahmekraft auf den Reibbelag 18 aus, die rückgeführt zu den Keilplatten 12, 14 ein weiteres "Aufspreizen", d.h. einen größeren Hub der Keilplattenanordnung und damit eine entsprechende Erhöhung der Kraft bewirkt, mit der der Reibbelag 18 gegen die Bremsscheibe 20 gepresst wird, ohne dass hierzu eine Aktuatorkraft erhöht werden müsste.
Wie alle Reibbeläge verschleißt auch der Reibbelag 18 im Betrieb, d.h. seine Dicke nimmt im Laufe der Zeit ab. Um den im unbetätigten Zustand der Fahrzeugbremse 10 zwischen dem Reibbelag 18 und der Bremsscheibe 20 vorhandenen, geringen Abstand, der auch als Lüftspiel bezeichnet wird, im Wesentlichen konstant zu halten, ist es deshalb erforderlich, den Reibbelag 18 in Abhängigkeit seines Verschleißes zur Bremsscheibe 20 hin zu bewegen. Dazu dient die in den Figuren allgemein mit 22 bezeichnete Nachstelleinrichtung.
Die Nachstelleinrichtung 22 umfasst ein erstes Element 24, das in einer seitlichen Führung 25 geführt ist und das sich mit seiner einen Stirnfläche an einem Schenkel 26 eines hier nicht weiter dargestellten, die Bremsscheibe 20 übergreifenden Sattels der Fahrzeugbremse 10 abstützt. Die entgegengesetzte, andere Stirnseite des ersten Elements 24 ist als eine erste Keilfläche 28 ausgebildet.
Die Nachstelleinrichtung 22 umfasst ferner ein zweites Element 30, das in einer Richtung quer zum ersten Element 24 hin und her beweglich ist und das seitlich eine zweite Keilfläche 32 aufweist, die mit der ersten Keilfläche 28 des ersten Elements 24 in Kontakt ist. Die beiden Keilflächen 28 und 32 sind reibungsmindernd beschichtet, um möglichst widerstandsfrei aufeinander gleiten zu können.
Die Verlagerung des zweiten Elements 30 quer zur Bewegungsrichtung des ersten Elements 29 erfolgt mittels einer Verstelleinrichtung 34, die als Antrieb 36 eine Motor-Getriebeeinheit und als Übertragungselement eine mit dem Antrieb 36 zusammenwirkende Spindel 38 aufweist, die mit der dem Antrieb 36 zugewandten Stirnfläche des zweiten Elements 30 verbunden ist. Die Spindel 38 ist selbsthemmend ausgeführt.
Wie in den Figuren dargestellt, ist die Verstellbewegung des zweiten Elements 30 auf der zum Einleiten einer Bremsung nicht bewegten Keilplatte 14 der Selbstverstärkungseinrichtung geführt, wobei sich das zweite Element 30 über die Keilflächenpaarung 28, 32 am ersten Element 24 und dessen Führung 25 abstützt. Die Spindel 38 ist in einer Mutter 40 gehalten, die in einem Fortsatz 42 der Keilplatte 14 angeordnet ist. Alternativ kann die Mutter 40 auch im zweiten Element 30 ausgebildet sein (nicht gezeigt). Der aus der genannten Motor-Getriebeeinheit bestehende Antrieb 36 ist somit ortsfest bezüglich dieser Keilplatte 14 angeordnet.
Es wird nun die Funktion der Fahrzeugbremse 10 und ihrer Nachstelleinrichtung 22 näher erläutert. Wie bereits erwähnt, wird bei einer Bremsung der Reibbelag 18 gegen die sich drehende Bremsscheibe 20 gepresst. Infolge der über den Reibbelag 18 auf die Bremsscheibe 20 ausgeübten Normalkraft wirkt eine Abstützkraft F₁ von dem Schenkel 26 des Bremssattels auf das erste Element 24 der Nachstelleinrichtung 22.
An der durch die beiden Keilflächen 28 und 32 gebildeten Kontaktstelle zwischen dem ersten Element 24 und dem zweiten Element 30 der Nachstelleinrichtung 22 wird diese Kraft F₁ aufgespalten in eine Kraft F₂, die in Richtung der Kraft F₁ auf die Keilplatte 14 zurückwirkt, und eine Kraft F₃, die parallel zur Keilplatte 14 gerichtet ist und auf die Spindel 38 wirkt. Da die Spindel 38 selbsthemmend ist, führt die Kraft F₃ jedoch nicht zu einem auf den Antrieb 36 wirkenden Moment, sondern wird über die im Fortsatz 42 der Keilplatte 14 aufgenommene Mutter 40 in die Keilplatte 14 eingeleitet.
Zur Nachstellung des Reibbelages 18, d.h. zur Bewegung des Reibbelages 18 in Richtung auf die Bremsscheibe 20, wird der Antrieb 36 derart aktiviert, dass die Spindel 38 sich in einer das zweite Element 30 in 1 nach rechts verschiebenden Richtung dreht. Die solchermaßen bewirkte Verschiebung des zweiten Elements 30 führt aufgrund der Keilflächenpaarung 28, 32 zu einer Verlagerung der Keilplatte 14 in Richtung der Bremsscheibe 20. Diese Verlagerung wird über die Rollen 16 und die Keilplatte 12 auf die Belagträgerplatte 17 und damit auf den Reibbelag 18 übertragen, der sich entsprechend dem Ausmaß der Verschiebung des zweiten Elements 30 zur Bremsscheibe 20 hin bewegt. Eine Nachstellung erfolgt nur, wenn keine Bremskraft vorhanden ist, d.h. wenn keine Rückwirkkraft F₁ existiert. Der Antrieb 36 der Nachstelleinrichtung 22 muss somit zur Nachstellung kein hohes Drehmoment aufbringen. Ersichtlich kann die Spindel/Mutter-Anordnung auch so ausgeführt sein, dass die Spindel feststehend ist und die Mutter gedreht wird (nicht dargestellt).
Wenn ein Wechsel der Reibbeläge der Bremse 10 erforderlich ist, kann durch Aktivierung des Antriebs 36 in einer der Nachstellung entgegengesetzten Drehrichtung das zweite Element 30 in eine Position zurückgefahren werden, die einen Einbau eines neuen unverschlissenen Reibbelags 18 in die Bremse 10 ermöglicht.
Die Nachstelleinrichtung 22 kann auch zur Realisierung einer Parkbremsfunktion herangezogen werden. Hierzu werden bei unbetätigter Bremse 10 die Reibbeläge mittels der Nachstelleinrichtung 22 in Kontakt mit der Bremsscheibe 20 bewegt und es wird anschließend mittels der als Antrieb 36 dienenden Motor-Getriebeeinheit ein gewünschtes Bremsmoment erzeugt, welches die Reibbeläge gegen die Bremsscheibe 20 drückt, um ein mit der Bremse 10 ausgerüstetes Fahrzeug am Wegrollen zu hindern. Eine Öffnung der Parkbremse erfolgt durch Antreiben der Nachstelleinrichtung 22 in umgekehrter Richtung.

Claims

Elektromechanische Fahrzeugbremse (10), mit – wenigstens einem Reibbelag (18), der mittels einer Betätigungseinrichtung durch eine normal zu einer Bremsscheibe (20) gerichtete Bewegung in reibschlüssigen Kontakt mit der Bremsscheibe (20) bringbar ist, und – einer Nachstelleinrichtung (22) zum Ausgleich von Reibbelagverschleiß, dadurch gekennzeichnet, dass – die Nachstelleinrichtung (22) ein erstes Element (24) umfasst, auf das eine bei einer Bremsung entstehende Normalkraft (F₁) wirkt, – die Nachstelleinrichtung (22) ferner ein zweites Element (30) umfasst, das mittels einer Verstelleinrichtung (34) quer zum ersten Element (24) beweglich ist, und dass – das erste Element (24) sich über eine ihm zugehörige erste Keilfläche (28) an einer zweiten Keilfläche (32) abstützt, die dem zweiten Element (30) zugehörig ist, so dass durch eine Verlagerung des zweiten Elements (30) quer zum ersten Element (24) ersteres in Normalrichtung auf die Bremsscheibe (20) zu bewegt wird, um Reibbelagverschleiß zu kompensieren.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (24) sich an einer seitlichen Führung (25) abstützt und dass das zweite Element (30) sich am ersten Element (24) gegen die seitliche Führung (25) abstützt.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (34) eine mit einem Antrieb (36) zusammenwirkende Spindel (38) aufweist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (38) selbsthemmend ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (36) der Verstelleinrichtung (34) in der Bremse ortsfest ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (36) eine Motor-Getriebeeinheit ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Keilfläche (28) und/oder die zweite Keilfläche (32) reibungsmindernd beschichtet ist/sind.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbremse eine Selbstverstärkungseinrichtung mit zwei Keilplatten (12, 14) aufweist, von denen eine in einer zur Bremsscheibe (20) parallelen Ebene beweglich ist und die andere nicht, und dass der Antrieb (36) der Versteileinrichtung (34) ortsfest zu der in einer zur Bremsscheibe (20) parallelen Ebene nicht beweglichen Keilplatte (14) ist.
Elektromechanische Fahrzeugbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die normal zur Bremsscheibe (20) erfolgende Bewegung des zweiten Elements (30) auf die beiden Keilplatten (12, 14) übertragen wird.