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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremsanordnung für
eine Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem ortsfest montierbaren Bremsträger,
einem relativ zu dem Bremsträger verlagerbaren Zuspannrahmen,
wenigstens zwei in dem Bremsträger verlagerbar aufgenommenen
Bremsbelägen, einer zwischen den beiden Bremsbelägen
angeordneten, in den Zuspannrahmen hinein ragenden Bremsscheibe
und einer an dem Zuspannrahmen angebrachten Betätigungseinrichtung,
wobei zur Betätigung der Scheibenbremsanordnung durch Ansteuern
der Betätigungseinrichtung wenigstens einer der Bremsbeläge
auf die Bremsscheibe zu verlagerbar ist.
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Aus
dem Stand der Technik sind Scheibenbremsanordnungen in verschiedener
Bauart bekannt. So zeigt beispielsweise das Dokument
DE 29 38 926 C2 eine Scheibenbremsanordnung
mit einem gegenüber einem Bremsträger schwimmend
gelagerten Bremsrahmen. Der einseitig über zwei Führungen
gelagert ist. Dadurch kommt es im Bremsfall zu Kippmomenten und
starken Verspannungen, die hohe Reibungskräfte für
eine weitere Betätigung nach sich ziehen.
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Es
hat sich in der jüngeren Vergangenheit gezeigt, dass gerade
bei der Wahl der Geometrie von Bremsträger und Bremssattel
beziehungsweise Bremsrahmen besonderes Augenmerk darauf zu richten
ist, dass möglichst geringe Verluste in der Zuspannkraft
auftreten. Derartige Verluste können im Belastungsfall
reibungsbedingt aufgrund von ungenauen Führungen zueinander
beweglicher Komponenten oder aufgrund unerwünschter elastischer
Deformationen einzelner Bremsbauteile auftreten. Mit anderen Worten
wurde in der jüngeren Vergangenheit insbesondere versucht,
Scheibenbremsanordnungen bereitzustellen, die hinsichtlich ihres
Wirkungsgrades optimiert sind, um so einerseits die Zuspannleistung
möglichst gering halten zu können und um andererseits
die Regelbarkeit entsprechender Scheibenbremsanordnungen zu verbessern.
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Eine
derartige Zielsetzung rührt insbesondere daher, dass heutzutage
vermehrt auch elektromechanische Scheibenbremsanordnungen zum Einsatz kommen,
bei denen auf eine hydraulische Verlagerung der Bremsbeläge
in bestimmten Bremssituationen oder sogar vollständig verzichtet
wird und stattdessen die Bremsbeläge allein durch eine
Ansteuerung einer elektromechanischen Betätigungseinrichtung
auf die Bremsscheibe zugespannt werden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scheibenbremsanordnung
der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die zum Erreichen
eines verbesserten Wirkungsgrads mit einer verbesserten Führung
zueinander beweglicher Teile sowie mit erhöhter Steifigkeit
ausgebildet ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Scheibenbremsanordnung der eingangs bezeichneten
Art gelöst, bei der der Zuspannrahmen über zwei
Führungsbolzenpaare relativ zu dem Bremsträger
verlagerbar geführt ist, wobei zwei Führungsbolzen
eines Führungsbolzenpaars jeweils zueinander fluchtend auf
einer gemeinsamen Führungsachse angeordnet sind und wobei
die Führungsbolzen jeweils in einer in dem Zuspannrahmen
gelagerten Führungsbuchse geführt sind.
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Durch
diese Gestaltung der erfindungsgemäßen Scheibenbremsanordnung
kann die Führung des Zuspannrahmens relativ zum Bremsträger
verbessert werden. Statt lediglich zwei Lagerstellen vorzusehen,
wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Zuspannrahmen über vier Lagerstellen relativ zu
dem Bremsträger gelagert und geführt ist. Dadurch
lassen sich bei einer Bremsung auftretende Reaktionskräfte symmetrisch
auf den Zuspannrahmen verteilen und von diesem ohne Erzeugung unerwünschter
Kippmomente und Deformationen auf den Bremsträger und von
diesem in das Kraftfahrzeugchassis ableiten.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jede Führungsbuchse
eine Gleithülse umfasst, die auf dem ihr zugeordneten Führungsbolzen
verschiebbar gleitet und die in einer gummielastischen Lagerbuchse
in dem Zuspannrahmen fixiert ist. Dabei bilden die Materialien von
Gleithülse und dieser zugeordnetem Führungsbolzen
vorzugsweise eine reibungsarme Materialpaarung. In diesem Zusammenhang
kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass
die gummielastische Lagerbuchse einen Lagerabschnitt aufweist, mit
dem sie die Gleithülse in dem Zuspannrahmen hält,
sowie wenigstens einen Balgabschnitt, der an dem ihr zugeordneten
Führungsbolzen abschnittsweise fixiert und axial deformierbar
ist. Vorzugsweise sind beidseits des Lagerabschnitts Balgabschnitte
vorgesehen, so dass die Gleithülse in einem von den beiden
Balgabschnitten gekapselten Raum auf dem Führungsbolzen
abgleiten kann. Dadurch kann verhindert werden, dass Fremdpartikel
oder anderweitige Verunreinigungen zwischen Gleithülse
und Führungsbolzen gelangen und so die Reibung in unerwünschter
Weise erhöhen oder die Führungsgüte anderweitig
beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäß kann
bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsvariante mit
gummielastischer Lagerbuchse ferner vorgesehen sein, dass die Gleithülse
unter Deformation des Lagerabschnitts relativ zu dem Zuspannrahmen
verlagerbar ist. Dadurch sind in einem begrenzten Umfang während
eines Bremsvorgangs durch die auftretenden Bremsmomente bedingte
Deformationen möglich, ohne die Querkräfte auf
die Gleithülsen und Führungsbolzen wesentlich
zu erhöhen. Durch diese Maßnahme lässt sich
auch bei hohen Bremsmomenten eine präzise und reibungsarme
Führung des Zuspannrahmens relativ zu dem Bremsträger
erreichen, wodurch die Betätigungskräfte und damit
die Zuspannleistung verhältnismäßig klein
gehalten werden können. Darüber hinaus wird dadurch
gewährleistet, dass sich die Bremsbeläge gleichmäßig
an die Bremsscheibe anlegen können und somit auch über
eine längere Betriebsdauer hinweg entsprechend gleichmäßig
abgenutzt werden.
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Erfindungsgemäß ist
es möglich, dass die Führungsbolzen mit einer
Führungsfläche ausgebildet sind oder eine die
Führungsfläche bildende Gleitbuchse aufweisen.
Im letztgenannten Fall ist die Gleitbuchse fest auf dem jeweiligen
Führungsbolzen fixiert.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
die Betätigungseinrichtung einen Betätigungskolben
aufweist, der entlang einer Betätigungsachse relativ zu
dem Zuspannrahmen verlagerbar ist, wobei die Betätigungsachse
in oder in unmittelbarer Nähe zu einer von den Führungsachsen
aufgespannten Führungsebene liegt. Dadurch lassen sich
in einer Bremssituation auftretende Kippmomente zwischen Bremsträger und
Zuspannrahmen gering halten, so dass wirkungsvoll ein Verkanten
im Bereich der Führung zwischen Bremsträger und
Zuspannrahmen unterbunden werden kann.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schwerpunkt
des Zuspannrahmens – in einer Richtung orthogonal zu einer
von den Führungsachsen aufgespannten Führungsebene
betrachtet – innerhalb eines von den Gleithülsen
aufgespannten Bereichs liegt. Auch dadurch lässt sich weitgehend
vermeiden, dass es zu starken Kippmomenten oder einem Verkanten
im Bereich der Führung zwischen Bremsträger und
Zuspannrahmen kommt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass die Bremsbeläge jeweils in einem im Bremsträger
vorgesehenen Führungsschacht verlagerbar aufgenommen sind.
In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass die Bremsbeläge
jeweils mit einer Belaghaltefeder in dem ihnen zugeordneten Führungsschacht
im Wesentlichen spielfrei gehalten sind.
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Um
die Steifigkeit der erfindungsgemäßen Scheibenbremsanordnung
weiter zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass der Bremsträger
rahmenartig ausgebildet ist. Dabei erstrecken sich die Führungsbolzen
paarweise entgegengesetzt zueinander von den beiden Längsseiten
des rahmenartigen Bremsträgers aus und sind in korrespondierenden
Führungsausnehmungen im Zuspannrahmen aufgenommen.
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Wie
vorstehend im Hinblick auf den Stand der Technik bereits angedeutet,
kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die
Betätigungseinrichtung als elektromechanische Betätigungseinrichtung ausgebildet
ist. Es hat sich bei herkömmlichen Scheibenbremsanordnungen
gezeigt, dass derartige elektromechanischen Betätigungseinrichtungen
verhältnismäßig groß bauen,
wenn sie hinreichend leistungsstark ausgebildet sein sollen. Die
Erfinder haben erkannt, dass mit den erfindungsgemäßen
Maßnahmen zwar einzelne Komponenten der Scheibenbremsanordnung
durch ihre stabilere Gestaltung etwas massiver auszubilden sind,
als beim Stand der Technik. Andererseits kann dadurch aber eine
höhere Führungsgüte erreicht werden,
so dass unerwünschte Reibungseffekte und eine Neigung zum Verkanten
unterdrückt werden können. Dadurch ist es wiederum
möglich, eine gegenüber dem Stand der Technik
leistungsschwächere und damit kleinere sowie leichtere
elektromechanische Betätigungseinrichtung zu verwenden,
was in der Gesamtschau zu einer Gewichtseinsparung führt.
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Erfindungsgemäß kann
ferner vorgesehen sein, dass die elektromechanische Betätigungseinrichtung
einen über eine Getriebeanordnung drehantreibbaren Spindeltrieb
mit einem Betätigungskolben aufweist. Darüberhinaus
ist es bei einer Ausführungsvariante der Erfindung möglich,
dass die Betätigungseinrichtung in eine bremswirkungslosen
Ausgangsstellung vorgespannt und in einer Bremsstellung arretierbar
ist. Die Arretierungsfunktion kommt beispielsweise dann zum Einsatz,
wenn die erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung
zusätzlich auch als Parkbremse verwendet wird.
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Bei
Verwendung einer elektromechanischen Betätigungseinrichtung
kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße
Scheibenbremsanordnung als elektronische Parkbremse oder elektromechanische
Bremse ausgeführt ist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden
Figuren erläutert. Es stellen dar:
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1 eine
erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung in perspektivischer
Darstellung;
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2 eine
Schnittansicht entlang einer von den Führungsachsen E,
F aus 1 aufgespannten Führungsebene durch die
erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung aus 1;
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3 eine
Schnittansicht gemäß der Schnittlinie III-III
aus 2;
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4 eine
Detailschnittansicht entlang der Schnittebene IV-IV aus 2 zur
Darstellung der Führung des Zuspannrahmens relativ zum
Bremsträger, und
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5 eine
perspektivische Teilkomponentenansicht des Bremsträgers
mit daran angebrachten Teilen.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung in
perspektivischer Darstellung gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet.
Diese umfasst einen Bremsträger 12, der über
zwei Befestigungsaugen 14 an einem nicht gezeigten Fahrzeugchassis
befestigt werden kann.
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An
dem Bremsträger 12 ist ein Zuspannrahmen 16 angebracht.
Der Zuspannrahmen 16 ist relativ zu dem chassisfesten Bremsträger 12 in
Richtung einer Betätigungsachse A verlagerbar geführt.
Die Führung dieser Bewegung erfolgt entlang zueinander paralleler
Führungsachsen E, F, die gemeinsam eine Führungsebene
aufspannen. In oder nahe dieser Führungsebene liegt auch
die Betätigungsachse A.
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In 1 erkennt
man, dass in dem Zuspannrahmen 16 Führungsöffnungen 18 ausgebildet
sind. Des Weiteren erkennt man in 1, dass
in dem Zuspannrahmen 16 in dessen zentralen Bereich ein Fenster 20 ausgebildet
ist. Durch dieses springen Bremsbeläge 22, 24 nach
radial außen vor, die an plattenartigen Belagträgern 26, 28 angebracht
sind. Zwischen den Bremsbelägen ist im montierten Zustand
eine Bremsscheibe angeordnet. Die Bremsbeläge 22, 24 mit
den diesen zugeordneten Belagträgern 26, 28 sind
in Richtung der Betätigungsachse A verschiebbar in dem
Bremsträger 12 aufgenommen. An dem Zuspannrahmen 16 ist
eine elektromechani sche Betätigungseinrichtung 30 angebracht.
Diese kann über einen Stecker 32 elektrisch kontaktiert werden.
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2 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Führungsebene durch die
erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung 10 gemäß 1.
Darin erkennt man, dass der Zuspannrahmen 16 relativ zu
dem Bremsträger 12 über vier Führungseinheiten 32, 34, 36, 38 geführt
ist. Jeder Führungseinheit 32, 34, 36, 38 ist
ein Führungsbolzen 40, 42, 44, 46 zugeordnet, wobei
die beiden Bolzen 40 und 42 zueinander fluchten
und auf der Führungsachse F liegen und wobei die beiden
Führungsbolzen 44 und 46 ebenfalls zueinander
fluchten und auf der Führungsachse E liegen. Jeder der
Führungsbolzen 40, 42, 44, 46 ist
mit einem Ende über eine Gewindeformation in eine korrespondierende
Gewindebohrung in dem Bremsträger 12 fest eingeschraubt.
An seinem anderen Ende weist jeder der Führungsbolzen 40, 42, 44, 46 einen Kopf
auf. Auf jeden der Führungsbolzen ist eine Gleitbuchse 50 mit
einer glatten Außenoberfläche aufgesetzt und verklemmt.
Im Einzelnen erkennt man dies in der Detailansicht gemäß 4,
auf die im Folgenden zusätzlich Bezug genommen wird.
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Jede
Führungseinheit 32, 34, 36, 38 weist eine
gummielastische Lagerbuchse 52 auf, die in ihrem zentralen
Bereich eine Lagerabschnitt 54 besitzt. Mit diesem Lageabschnitt 54 ist
die Lagerbuchse 52 in einer der Führungsöffnungen 18 des
Zuspannrahmens 16 formschlüssig aufgenommen. Hierzu
weist jede Lagerbuchse 52 im Bereich des Lagerabschnitts 54 eine
umlaufende Ringformation 58 auf, die in einer korrespondierenden
Ringausnehmung im Zuspannrahmen 16 formschlüssig
und fest aufgenommen ist. In seinen radial inneren Bereich ist in
dem Lagerabschnitt 54 jeweils eine Gleithülse 60 fest
aufgenommen. Auch die Verbindung zwischen Gleithülse 60 und
Lagerabschnitt 54 erfolgt, wie aus 4 eindeutig
erkennbar, formschlüssig über eine umlaufende Ringformation 62 an
der Gleithülse 60, die in eine korrespondierende
Ringausnehmung am Lagerabschnitt 54 eingreift.
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Beidseits
des Lagerabschnitt 54 erstreckt sich von diesem ausgehend
jeweils ein Balgabschnitt 64, 66, der mit seinem
freien Ende über eine Befestigungswulst in korrespondierenden
Ausnehmungen 68 im Kopf des jeweiligen Führungsbolzens 40, 42, 44, 46 beziehungsweise
in einer entsprechenden Ausnehmung 70 in der Gleitbuchse 50 aufgenommen
ist. Dadurch ist der Bereich, in dem die Gleithülse 60 auf
der Außenumfangsfläche der Gleitbuchse 50 gleitet,
von den beiden Balgabschnitten 64 und 66 gegenüber äußeren
Einflüssen und Verunreinigungen wirkungsvoll gekapselt.
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In
der Schnittdarstellung gemäß 2 erkennt
man, dass die Belagträger 26, 28 verschiebbar in
Führungschächten 72 und 74 aufgenommen
sind. Zum Toleranzausgleich sowie zum Halten der Baugruppen aus
Belagträgern 26, 28 und Bremsbelägen 22, 24 sind
jeweils Belaghaltefedern 76 vorgesehen.
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2 und 3 zeigen
Einzelheiten der elektromechanischen Betätigungseinrichtung 30. Hierzu
wird zusätzlich auf die perspektivische Detaildarstellung
gemäß 5 Bezug genommen. Die elektromechanische
Betätigungseinrichtung 30 weist einen Elektromotor 80 auf,
der über eine Planetengetriebeanordnung 82 sein
Drehmoments auf ein Übersetzungszahnrad 84 überträgt.
Dieses treibt seinerseits ein Abtriebszahnrad 86 an, das
drehfest mit einer Spindelanordnung 88 verbunden ist. Über
diese Spindelanordnung 88 wird in an sich bekannter Weise
mit der zusätzlichen Funktion eines Verschleißausgleiches
unter Beibehaltung eines Luftspiels ein Betätigungskolben 90 linear
in Richtung der Betätigungsachse A verlagert, um so die
Bremsbeläge auf die nicht gezeigte Bremsscheibe zuzuspannen.
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Im
Falle einer Betätigung der Scheibenbremsanordnung 10 gemäß der
Erfindung wird der Elektromotor 80 bestromt. Die von diesem
ausgehende Drehbewegung wird über die Planetengetriebeanordnung 82,
das Übersetzungszahnrad 84 und das Abtriebszahnrad 86 auf
die Spindelanordnung 88 übertragen und von dieser
in eine Linearbewegung des Betätigungskolbens 90 umgesetzt.
Dieser legt sich in der Folge an den Belagträger 28 an
und verlagert den Bremsbelag 24 auf die nicht gezeigte
Bremsscheibe zu, bis beide in gegenseitige Anlage kommen. Bei einer
weiteren Verlagerung des Betätigungskolbens 90 kommt
es nun zu einer Verschiebung des Zuspannrahmens 16, bis
sich auch der zweite Bremsbelag 22 an die nicht gezeigte
Bremsscheibe und zwar an deren entgegengesetzte Seite anlegt. Eine
weitere Verlagerung des Betätigungskolbens 90 führt
zu einem Zuspannen und zu einer substantiellen Bremswirkung.
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Durch
die erfindungsgemäße Gestaltung der Lagerung zwischen
dem Bremsträger 12 und dem Zuspannrahmen 16 über
die vier Führungseinheiten 32, 34, 36, 38 ist
gewährleistet, dass die im Rahmen des Bremsvorgangs erforderliche
Verlagerung des Zuspannrahmens 16 relativ zum Bremsträger 12 reibungsarm
und unter Vermeidung von Kippmomenten sowie Verkantungseffekten
erfolgt. Wesentlich hierfür ist, dass die Lagerabschnitte 54 dazu
in der Lage sind, sich in begrenztem Rahmen elastisch zu deformieren
und so bremsmomentbedingte Lageänderungen zwischen Zuspannrahmen 16 und
Bremsträger 12 zu vollziehen. Die Eignung zu einer
begrenzten elastischen Deformation bringt vorteilhafterweise mit sich,
dass keine allzu großen Querkräfte auf die Lagerpaarung
aus Gleithülse 60 und Gleitbuchse 50 wirken,
so dass auch bei betragsmäßig großen Bremsmomenten
eine reibungsarme Führung aufrechterhalten werden kann.
Dies kommt dem Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen
Scheibenbremsanordnung zugute, so dass aufgrund des konstant kleinen
Betrags der zu überwindenden Reibungskräfte auch
die elektromechanische Betätigungseinrichtung weniger leistungsstark
ausgelegt werden kann. Ferner hat diese Deformationseignung der
Lagerabschnitte 54 den positiven Effekt, dass sich die
Bremsbeläge im Betätigungsfall gleichmäßig
an die Bremsscheibe anlegen können, wodurch eine gleichmäßige Abnutzung
der Bremsbeläge gewährleistet ist.
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Ein
weiterer Aspekt, der dem verbesserten Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen
Scheibenbremsanordnung 10 zugute kommt, liegt darin, dass der
Schwerpunkt S des Zuspannrahmens 16 innerhalb eines von
den Führungseinheiten 32, 34, 36, 38 aufgespannten
Bereichs liegt, wenn man die erfindungsgemäße
Scheibenbremsanordnung 10 in einer Richtung orthogonal
zu der von den Führungsachsen E, F aufgespannten Führungsebene
betrachtet. Dadurch lassen sich dem Wirkungsgrad beeinträchtigende,
reibungserhöhende Kippmomente vermeiden.
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Ferner
trägt zur Verbesserung der Führungsgüte
gemäß der vorliegenden Erfindung die Tatsache bei,
dass die Betätigungsachse A in oder zumindest nahe der
oben genannten Führungsebene verläuft. Auch dadurch
lassen sich im Betätigungsfall durch einen Achsversatz
bedingte Kippmomente reduzieren oder ganz ausschließen.
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Zusammenfassend
ist festzustellen, dass bei der erfindungsgemäßen
Lösung durch die Wahl einer auf dem Prinzip der Rahmenbremse
basierenden Scheibenbremsanordnung und durch die zusätzliche Bereitstellung
von vier Führungseinheiten 32, 34, 36, 38 die
Gesamtkonstruktion steifer und stabiler ausgeführt ist,
wodurch insbesondere die Führungsgüte verbessert
wird und unerwünschte Deformationen minimiert werden können.
Dadurch ist es möglich, die elektromechanische Betätigungseinrichtung
weniger leistungsstark auszubilden, was insgesamt zu einer Gewichtsreduzierung
sowie zu einer Reduzierung der Herstellungskosten führt.
Auch kann dadurch ein verbessertes Regelverhalten erzielt werden,
weil bei der Auslegung der Regelung schwer einzukalkulierende Reibungseffekte
sowie dadurch hervorgerufener Verschleiß minimiert sind.
Darüber hinaus kann durch diese Maßnahme Bauraum
eingespart werden.
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Die
erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung lässt
sich bei jedem Typus elektromechanischer Bremsen einsetzen, insbesondere
bei elektronischen Parkbremsen, die gegebenenfalls für
eine Betriebsbremsung auch hydraulisch betätigt werden können,
oder bei elektromechanischen Bremse, die rein elektromechanisch
ohne Hydraulikunterstützung betätigt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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