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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. Aus der
DE 28 50 439 A1 ist eine Führungseinrichtung mit einem Stift zur Führung einer relativen Bewegung zwischen Zuspannrahmen und Bremssattel bekannt, wobei die Aufnahme des Stiftes aus einem elastischen Material besteht und fest in einem Führungsloch angeordnet ist und über eine Belüftungsöffnung verfügt.
GB 21 07 808 A offenbart eine Befestigung von Faltenbälgen an einem Zuspannrahmen in Verbindung mit einer möglichst reibarmen Materialpaarung von Führungsstift und Faltenbalg. Hierzu ist vorgesehen, dass der Führungsstift über eine Hülse mit Ringnuten verfügt, in welche die Faltenbälge befestigt werden kann. Eine Alternative hierzu gibt die
DE 29 31 804 A1 an, wobei zwischen Bremssattel und Führungsstift ein Elastomer angeordnet ist, welches über eine Ausnehmung verfügt. In der Ausnehmung ist ein Rohrabschnitt befestigt, bestehend aus einem reibungsgünstigen Material, um die Reibung zwischen Führungsstift und Bremssattel zu verringern. Möglichkeiten zur Reduktion der Reibung zwischen Führungsstift und einer korrespondierenden Bohrung im Bremssattel sind weiterhin aus
EP 00 53 724 A1 ,
DE 693 00 481 T2 und
JP 2007-239 869 A bekannt.
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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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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, 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:
- 1 eine erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung in perspektivischer Darstellung;
- 2 eine Schnittansicht entlang einer von den Führungsachsen E, F aus 1 aufgespannten Führungsebene durch die erfindungsgemäße Scheibenbremsanordnung aus 1;
- 3 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie III - III aus 2;
- 4 eine Detailschnittansicht entlang der Schnittebene IV - IV aus 2 zur Darstellung der Führung des Zuspannrahmens relativ zum Bremsträger, und
- 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 elektromechanische 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 gekapseit.
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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 Lüftspiels 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 erfindungsgemä-ßen 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.