DE102006036278B3 - Elektromechanisch betätigte Scheibenbremse mit Führungsplatte - Google Patents

Elektromechanisch betätigte Scheibenbremse mit Führungsplatte Download PDF

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Abstract

Eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse in selbstverstärkender Bauart zeichnet sich dadurch aus, dass ein bei Bremsungen stationäres Bauteil (Druckstempel 9, 10) der Selbstverstärkungseinrichtung, welches mit einer Nachstellvorrichtung verbunden oder Teil derselben ist, derart mit geringem Spiel parallel zur Bremsscheibendrehachse zwischen Führungsflächen (29, 30) des achsfesten Bauteils (31) der Bremse aufgenommen ist, dass bei Bremsungen die auftretenden Umfangskräfte unmittelbar von dem stationären Bauteil der Selbstverstärkungseinrichtung auf das achsfeste Bauteil (31) der Bremse abgestützt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigte Scheibenbremse in selbstverstärkender Bauart nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Scheibenbremsen, welche den Leistungsbedarf des Antriebs durch die Nutzung von Selbstverstärkungseffekten reduzieren, sind seit Jahrzehnten bekannt.
  • Typische Beispiele derartiger Bremsen sind z.B. in der DE 101 56 348 C1 , in der eigenen DE 101 39 913 A1 und in der DE 10 2005 030 618 A1 beschrieben.
  • Bremsen dieser Bauart ist gemeinsam, dass die Abstützung der auf den Bremsbelag wirkenden Umfangskräfte über ein Keil- oder ein Rampensystem erfolgt, welches die Selbstverstärkung bewirkt.
  • Dabei wird die auf den Bremsbelag wirkende Reibkraft von einem mit dem Bremsbelag verbundenen und mit diesem in Umfangsrichtung verschieblichen Teil der Selbstverstärkungs-Einrichtung über Rollkörper oder mittels Gleitkontakt auf einen in Umfangsrichtung stationären Teil der Selbstverstärkungseinrichtung übertragen.
  • Bei Bremsen, die nicht mit einer Verschleiß-Nachstelleinrichtung ausgestattet sind, erfolgt die Kraftübertragung direkt vom stationären Teil auf den Bremssattel.
  • Wenn jedoch, wie bei Scheibenbremsen für Nutzfahrzeug -Anwendungen üblich, eine Verschleiss-Nachstelleinrichtung verwendet wird, ist es vorteilhaft, wenn ein bei Bremsungen stationärer Teil der Selbstverstärkungseinrichtung mit längenveränderlichen Kolben dieser Nachstelleinrichtung verbunden ist, die mit einem Führungssystem versehen sind, über welches Umfangskräfte auf den Bremssattel abgeleitet werden.
  • Durch die Übertragung der hohen Umfangskräfte, welche bei einer Scheibenbremse für schwere Nutzfahrzeuge mehr als 80 kN betragen können, ergibt sich an den empfindlichen Bauteilen der Nachstellvorrichtung Verschleiß und es wird eine für den eigentlichen Zweck übermäßig große Dimensionierung dieser Bauteile erforderlich.
  • Im Falle einer Ausführung der Bremse als Schiebesattelbremse tritt das beschriebene Problem mehrfach auf, weil die Umfangskräfte in diesem Fall zusätzlich noch vom Bremssattel über dessen Schiebeführung auf den achsfesten Bremsträger übertragen werden müssen.
  • In 3 der WO 03/071150 A1 wird eine Bremsenbauart beschrieben, bei welcher die Umfangskraftabstützung des stationären Teils der Selbstverstärkungseinrichtung direkt auf den Bremsrahmen erfolgt. Das stationäre Bauteil ist sehr massiv ausgeführt, da die Betätigungskraft zwischen diesem Bauteil und der Druckplatte erzeugt wird. Im Falle der Ausführung als Schiebesattelbremse müssen hier die Umfangskräfte über die Schiebeführung des Bremssattels abgeleitet werden.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, die gattungsgemäße Scheibenbremse in selbstverstärkender Bauart derart weiterzuentwickeln, dass empfindliche Bauteile einer Nachstellvorrichtung und/oder einer Sattelschiebeführung weniger stark belastet werden.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Danach ist das stationäre Bauteil der Selbstverstärkungseinrichtung, welches mit der Nachstellvorrichtung verbunden ist, derart mit geringem Spiel parallel zur Bremsscheibendrehachse zwischen Führungsflächen des achsfesten Bauteils der Bremse aufgenommen, dass bei Bremsungen die auftretenden Umfangskräfte unmittelbar von diesem stationären Bauteil der Selbstverstärkungseinrichtung auf das achsfeste Bauteil der Bremse abgestützt werden.
  • Derart wird eine Scheibenbremse in selbstverstärkender Bauart geschaffen, bei welcher die Übertragung der vom Bremsbelag in die Selbstverstärkungseinrichtung eingeleiteten Umfangskraft auf das achsfeste Bauteil der Bremse derart erfolgt, dass empfindliche Bauteile einer Nachstellvorrichtung und/oder einer Sattelschiebeführung nicht mehr mit diesen Kräften beaufschlagt werden.
  • Die Lösung wird besonders vorteilhaft bei Schiebesattelbremsen angewendet werden. Das achsfeste Bauteil ist in diesem Fall vorzugsweise der Bremsträger der Schiebesattelbremse. Anders als bei üblichen Schiebesattelscheibenbremsen für Nutzfahrzeuge, wird damit nicht mehr der Belag direkt am Bremsträger abgestützt, sondern insbesondere eine oder mehrere als Druckstempel ausgebildete Nachstellvorrichtungen.
  • Der Schiebesattel selbst, das im Sattel befindliche Verschleißnachstellsystem sowie die Schiebeführung des Sattels sind von den auftretenden Umfangskräften entlastet, da diese Kräfte direkt von der Führungsplatte auf den Bremsträger abgeleitet werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine erste Schnittansicht einer Schiebesattel-Scheibenbremse; und
  • 2 eine weitere Schnittansicht der Scheibenbremse aus 1.
  • 1 zeigt eine (Teilbelag-) Schiebesattel-Scheibenbremse, mit beidseits einer Bremsscheibe 1 angeordneten Bremsbelägen 2 und 3.
  • Die Schiebesattel-Scheibenbremse weist einen die Bremsscheibe 1 im Umfangsrandbereich übergreifenden ein- oder hier mehrteiligen Bremssattel 32 (mit einem Bremssatteldeckel 20) auf, welcher eine Zuspannvorrichtung aufnimmt. Der Bremssattel 32 ist mittels einer Sattelschiebeführung an einem achsfesten Bremsträger 31 verschieblich geführt.
  • Ein Elektromotor 27 am Bremsengehäuse 20 wirkt über einen Gewindetrieb, hier einen Kugelgewindetrieb 26, auf einen vorzugsweise exzentrisch im Bremssattel 20 gelagerten Bremsdrehhebel 15, der infolge einer Betätigung durch den Kugelgewindetrieb um eine senkrecht zur Bremsscheibendrehachse D ausgerichtete Drehachse verschwenkbar ist.
  • Der Bremsdrehhebel 15 wirkt wiederum über wenigstens einen Bremsstempel 11 direkt oder über eine Druckplatte auf einen zuspannseitigen Bremsbelag 3.
  • Dabei sind der Bremsstempel 11 und der Bremsdrehhebel 15 sowie der Bremsstempel 11 und die Druckplatte 4 gelenkig miteinander derart verbunden, dass der Bremsstempel 11 beim Zuspannen der Scheibenbremse ganz oder zumindest im wesentlichen einer Bewegung des zuspannseitigen Bremsbelages 3 in Umfangsrichtung der Bremsscheibe 1 folgen kann.
  • Die Zuspannvorrichtung ist dabei derart ausgelegt, dass auf den Bremsbelag 3 Zug- und Druckkräfte einwirken können, d.h. der Elektromotor kann zum Zuspannen und Lösen der Bremse genutzt werden.
  • Der betätigungsseitige Bremsbelag 3 ist in der Druckplatte 4 aufgenommen.
  • Die Druckplatte 4 ist parallel zur Bremsscheibenreibfläche verschieblich und steht über in ihr gelagerten Rollkörper, hier Kugeln 5 und 6, mit Rampen 7 und 8 von axial längenveränderlichen Druckstempeln bzw. Bremsstempeln Nachstellkolben 9 und 10 in Wirkverbindung, die in einem spitzen Winkel von mehr als 0 und weniger als 90° zur Bremsscheibenreibfläche ausgerichtet sind. Die Rampen könnten auch oder ergänzend auch in der Druckplatte 4 ausgebildet sein. Die Kugeln (oder sonstige Rollkörper) wären in diesem Fall in kalottenartigen Ausnehmungen der Druckstempel geführt, die dennoch Teil der Selbstverstärkungseinrichtung im Sinne des Anspruchs 1 wären.
  • An der Druckplatte 4 ist – wie bereits erwähnt – der Betätigungsstempel 11 zur Übertragung der in Richtung der Bremsscheibe wirkenden Druck und Zugkräften angelenkt.
  • Diese Anlenkung erfolgt hier mittels eines Bolzens 33 und mit einem Gabelkopf 34.
  • Diese gelenkige Verbindung erlaubt bei einer Umfangsverschiebung der Druckplatte 4 eine Schwenkbewegung eines Betätigungsstempels 11 um den Kugelmittelpunkt 12 eines Kalottenlagers 13.
  • Das Kalottenlager 13 ist auf der Exzenterachse 14 des Bremsdrehhebels 15 zur Übertragung der Betätigungskräfte auf den Betätigungsstempel 11 aufgenommen.
  • Der Betätigungsstempel 11 ist mit einem Gewindestößel 16 verschraubt, wobei der Gewindestößel 16 wiederum fest mit einem Gelenklagergehäuse 17 verbunden ist.
  • Der Betätigungsstempel 11 bildet mit dem Gewindestößel 16 einen zum Zwecke der Verschleiß – Nachstellung längenveränderlichen Stößel bzw. Nachstellkolben.
  • In gleicher Weise sind die beiden Druckstempel 9 und 10 mit den Gewindespindeln 18 und 19, welche die Abstützkraft der Druckstempel 9/10 auf das Bremsengehäuse bzw. einen Bremssattel 20 übertragen, verschraubt.
  • Die Gewindespindeln 18/19 sind mit dem Gewindestößel 17 durch ein Synchronisationsgetriebe verbunden. Hierdurch wird erreicht, dass die Antriebs-Drehbewegung des Nachstellerantriebs nur synchron auf die beiden Druckstempel 9/10 und den Betätigungsstempel 11 einwirkt.
  • Der Bremsdrehhebel 15 ist in den zwei Lagerböcken 21/22 mittels zweier Wälzlager 23/24 reibungsarm gelagert.
  • Die Lagerböcke 21/22 sind mit dem Bremsengehäuse 20 fest verbunden.
  • Am Hebelarm des Bremsdrehhebels 15 ist eine Spindel 25 eines Kugelgewindetriebes 26 zur Übertragung von Zug- und Druck – Betätigungskräfte befestigt.
  • Der Kugelgewindetrieb 26 wird zur Betätigung der Bremse von dem Elektromotor 27 angetrieben.
  • Die Druckstempel 9/10 sind an ihrem der Bremsscheibe 1 zugewandten Ende in einer Führungsplatte 28 derart aufgenommen bzw. ausgestaltet, dass auf die Rampen 7/8 parallel zur Bremsscheibenreibfläche wirkende Abstützkräfte in die Führungsplatte 28 eingeleitet und von dieser, je nach Drehrichtung der Bremsscheibe, an den Führungsflächen 29 oder 30 auf den Bremsträger 31 abgeleitet werden.
  • Die Führung der Druckstempel 9/10 und des Betätigungsstempels 11 erfolgt an deren zur Bremsscheibe 1 gewandten Ende ausschließlich über die Führungsplatte 28 und den Bremsträger 31.
  • Der Bremssattel 32 und die Nachstelleinrichtung 35/36/37 sowie die Sattelschiebeführung sind von den Umfangskräften entlastet.
  • Dabei sind die Bremsstempel 9, 10 vorzugsweise einfach direkt an der Führungsplatte 28 verschraubt.
  • Nachfolgend sei beispielhaft eine Bremsung mit dieser Scheibenbremse beschrieben:
    Beim Erkennen eines Bremswunsches über die Betätigung des Bremspedals und damit des mit dem Bremspedal verbundenen Brems-Sollwertgebers wird der Elektromotor 27 durch das elektronische Bremssteuergerät zur Erzeugung einer Zustellbewegung des Kugelgewindetriebes 26 angesteuert.
  • Die Spindel 25 des Kugelgewindetriebes 26 bewegt den Hebelarm des Bremsdrehhebels 15 in Richtung der Bremsscheibe.
  • Der Bremsdrehhebel 15 wird dabei in seinen Wälzlagern 23/24 verschwenkt und bewegt damit auch seine Exzenterwelle 14 und damit das Kalottenlager 13 entsprechend der Hebelübersetzung in Richtung der Bremsscheibe. Die Bewegung des Kalottenlagers wird über den Betätigungsstempel bzw. über die Bauteilkette 12 => 13 => 17 => 16 => 11 => 33 => 34 auf die Druckplatte 4 übertragen.
  • Die Druckplatte 4 wird dabei zunächst zur Überwindung des Lüftspieles mit dem Bremsbelag 3 rechtwinklig zu deren Reibfläche auf die Bremsscheibe 1 zu bewegt. Bei Anlegen des Bremsbelages 3 an die Reibfläche der Bremsscheibe 1 werden der Bremsbelag 3 und die damit verbundene Druckplatte 4 durch die entstehende Reibkraft von der Bremsscheibe 1 in deren Drehrichtung mitbewegt.
  • Die Kugeln 5/6 werden an den Rampen 7/8 entlang geführt und bewirken dabei auf die Druckplatte 4 zusätzlich zu deren Umfangsbewegung eine verstärkte Bewegung auf die Bremsscheibe zu. Die vom Betätigungsstempel 11 eingeleitete Anlegekraft wird dabei entsprechend der erhöhten Aufspreizung des Bremssattels 32 verstärkt. Infolge der Umfangsverschiebung der Druckplatte 4 führt der Betätigungsstempel 11 eine Schwenkbewegung um das Kalottenlager 13 und den Bolzen 33 aus. Der reaktionsseitige Bremsbelag 2 wird wie bei Schiebesattelbremsen üblich infolge einer Verschiebung des Bremssattels an die Bremsscheibe 3 gelegt. Hier muss keine Selbstverstärkungseinrichtung vorgesehen sein.

Claims (8)

  1. Elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse in selbstverstärkender Bauart, mit a. einem achsfesten Bauteil, einem relativ zum achsfesten Bauteil verschieblichen Bremssattel (32, 20), wenigstens einem zuspannseitigen und einem reaktionsseitigen Bremsbelag (2, 3) und einer Bremsscheibe (1), b. einem elektromechanischen Antrieb (27) und einer Zuspannvorrichtung zum Zuspannen des Bremsbelages, die eine Selbstverstärkungseinrichtung aufweist, c. wenigstens einer Nachstellvorrichtung (18, 9; 19, 10) zum Nachstellen von Belag- und/oder Scheibenverschleiß, d. wobei die Selbstverstärkungseinrichtung ein bei Bremsungen stationäres, bei Nachstellbewegungen aber parallel zur Bremsscheibendrehachse verschiebliches Bauteil (28, 9/10) aufweist, welches mit der Nachstellvorrichtung verbunden (18, 9; 19, 10) oder Teil derselben ist, dadurch gekennzeichnet, dass e. das bei Bremsungen stationäre Bauteil (28, 9/10) der Selbstverstärkungseinrichtung derart mit geringem Spiel parallel zur Bremsscheibendrehachse zwischen Führungsflächen (29, 30) des achsfesten Bauteils (31) der Bremse aufgenommen ist, dass bei Bremsungen die auftretenden Umfangskräfte unmittelbar von dem stationären Bauteil der Selbstverstärkungseinrichtung auf das achsfeste Bauteil (31) der Bremse abgestützt sind.
  2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das achsfeste Bauteil ein Bremsträger (33) mit Führungsflächen (29, 30) ist, an dem der Bremssattel verschieblich geführt ist.
  3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstellvorrichtung wenigstens einen oder mehrere Druckstempel (9/10) aufweist, die an ihrem der Bremsscheibe (1) zugewandten Ende in einer Führungsplatte (28) aufgenommen sind, welche gemeinsam das bei Bremsungen stationäre Bauteil der Selbstverstärkungseinrichtung ausbilden.
  4. Scheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstempel (9/10) jeweils Teil einer axial längenveränderlichen Mutter/Spindeleinheit sind.
  5. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatte (28) zwei Führungsflächen aufweist, an welchen auf Rampen (7/8) parallel zur Bremsscheibenreibfläche wirkende Abstützkräfte und in die Führungsplatte (28) eingeleitete Kräfte je nach Drehrichtung der Bremsscheibe an die Führungsflächen (29 oder 30) des Bremsträges (31) abgeleitet werden.
  6. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung der Druckstempel (9/10) in ihrem der Bremsscheibe zugewandten Bereich ausschließlich über die Führungsplatte (28) und den Bremsträger (31) erfolgt.
  7. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstempel (9, 10) an der Führungsplatte (28) verschraubt sind.
  8. Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstempel (9/10) aus Spindel und Mutter bestehen und dass die Druckstempel (9/10) an ihrer von der Führungsfläche abgewandten Seite am Bremssattelinneren abgestützt sind.
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