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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremse, mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Bremskolben, der auf ein Reibglied wirkt und mittels einer drehantreibbaren, zur Mittelachse des Bremskolbens koaxialen Spindel/Mutter-Anordnung in eine Betätigungsstellung verschiebbar ist, in der er das Reibglied gegen einen Rotor der Fahrzeugbremse presst, wobei die Spindel gegen eine Drehung gesichert ist und durch eine Rotation der Spindelmutter translatorisch längs der Mittelachse in Abhängigkeit der Drehrichtung entweder in Anlage an den Bremskolben oder vom Bremskolben wegbewegt wird. Eine ähnliche, auch hydraulisch betätigbare Fahrzeugbremse ist aus der europäischen Patentschrift
EP 0 996 560 B1 bekannt.
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Fahrzeugbremsen der genannten Art können als Betriebsbremse und auch als Feststellbremse – auch Parkbremse genannt – verwendet werden, denn mittels der Spindel/Mutter-Anordnung kann der Bremskolben mechanisch in eine Position verschoben werden, in der er einen Reibbelag der Bremse gegen eine Bremsscheibe oder Bremstrommel drückt. Der hierzu notwendige Drehantrieb der Spindel/Mutter-Anordnung erfolgt in der Regel motorisch, beispielsweise mittels eines Elektromotors. Wenn die Fahrzeugbremse zusätzlich auch hydraulisch betätigbar ist, dann werden Betriebsbremsungen üblicherweise durch Anlegen von Hydraulikdruck ausgeführt, der der Fahrzeugbremse aus einem zugeordneten hydraulischen Fahrzeugbremssystem zugeleitet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Fahrzeugbremse noch kompakter zu gestalten und darüber hinaus den Kraftverlauf innerhalb der Fahrzeugbremse zu verbessern. Ferner soll die verbesserte Fahrzeugbremse möglichst einfach an verschiedene Arten des Drehantriebs der Spindel/Mutter-Anordnung anpassbar sein.
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Diese Aufgabe ist ausgehend von der eingangs genannten, gattungsgemäßen Fahrzeugbremse erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spindelmutter ein erstes Teil, welches zumindest nahe seinem einen Ende zum schraubenden Eingriff mit der Spindel ausgebildet ist, und ein zweites Teil aufweist, das zum drehenden Antreiben des ersten Teils ausgebildet und durch eine drehfeste Verbindung mit dem ersten Teil verbunden ist, wobei das erste Teil an seinem dem einen Ende entgegengesetzten, anderen Ende mit einer Abstützfläche zur drehbaren, axialen Lagerung der Spindel/Mutter-Anordnung versehen ist und das zweite Teil sich an dem anderen Ende in das erste Teil hinein erstreckt.
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Erfindungsgemäß weist demnach die Spindelmutter zwei Teile auf, die separat hergestellt und dann drehfest miteinander verbunden werden. Beispielsweise können diese beiden Teile in Umformtechnik als Kaltfließteile kostengünstig hergestellt werden, denn eine Bearbeitung der Spindelmutter ist nur an der zur Lagerung benutzten Abstützfläche und am Gewinde erforderlich, welches mit der Spindel zusammenwirkt. Weil sich das zweite Teil in das erste Teil der Spindelmutter hinein erstreckt, kann die Baulänge der Spindelmutter kurz gehalten werden. Durch die Abstützfläche am ersten Teil der Spindelmutter wird eine Feststellkraft vom Bremskolben ohne größere Durchmessersprünge auf die Spindel und die Spindelmutter übertragen und von dieser, wiederum ohne einen nennenswerten Durchmessersprung, in das Gehäuse der Fahrzeugbremse eingeleitet. Die zweiteilige Ausführung der Spindelmutter schließlich ermöglicht es, durch eine Abwandlung lediglich des zweiten Teils den gesamten Mechanismus an unterschiedliche Drehantriebe anzupassen.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse ist die drehfeste Verbindung eine Polygonverbindung, eine Pressverbindung oder eine Verzahnungsverbindung. Zum Einsatz kommen kann auch eine Kombination aus einer Polygonverbindung oder Verzahnungsverbindung und einer Pressverbindung. Weitere drehfeste Verbindungsarten sind möglich.
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Um die Gesamtlänge der Spindel/Mutter-Anordnung möglichst kurz zu halten, ist bei bevorzugten Ausführungsformen das zweite Teil der Spindelmutter auf seiner dem ersten Teil zugewandten Seite hohlzylindrisch ausgebildet, so dass die Spindel sich je nach Betriebsstellung in den solchermaßen gebildeten Hohlraum hinein erstrecken kann. Auf seiner von dem ersten Teil abgewandten Seite ist das zweite Teil vorzugsweise mit einem Anschluss für einen externen Drehantrieb versehen. Dieser Anschluss kann beispielsweise die Gestalt eines Innensechskants oder eines Vielnutprofils haben.
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Um die Spindel/Mutter-Anordnung platzsparend unterbringen zu können, ist der Bremskolben der Fahrzeugbremse vorzugsweise einseitig offen und hohlzylindrisch ausgeführt. Um die Spindel gegen ein Verdrehen zu sichern, weist bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse die Spindel einen pilzförmigen Spindelkopf auf, der axial in dem Bremskolben verdrehsicher geführt ist. Eine verdrehsichere Führung des Spindelkopfes im hohlzylindrischen Bremskolben lässt sich auf verschiedene Art und Weise erreichen. Bei einer Ausführungsform ist der Spindelkopf an seinem Umfang mit mehreren radialen Vorsprüngen versehen, die in axiale Nuten eingreifen, welche auf einer inneren Umfangsfläche des hohlzylindrischen Bremskolbens ausgebildet sind. Zur Verdrehsicherung reicht allerdings auch ein einziger radialer Vorsprung am Spindelkopf aus, der in eine entsprechende Axialnut des Bremskolbens eingreift. Ebenso kann der Bremskolben mit einem nach innen hervorragenden, axialen Vorsprung versehen sein, der in eine Nut am Spindelkopf eingreift. Ferner lässt sich eine Verdrehsicherung der Spindel auch mit einem Spindelkopf erzielen, dessen Umfang nicht kreisförmig ist und der in einer entsprechend geformten hohlzylindrischen Ausnehmung des Bremskolbens geführt ist. Weitere Möglichkeiten sind denkbar.
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Wenn die Spindel/Mutter-Anordnung einen Spindelkopf hat, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Spindelmutter ist, dann ist bei bevorzugten Ausgestaltungen der Spindelkopf auf seiner der Spindel zugewandten Unterseite mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vertiefung versehen, die eine stirnseitige Endfläche hat, welche als Anschlag für einen Vorsprung dient, der auf dem dem Spindelkopf zugewandten, stirnseitigen Ende der Spindelmutter ausgebildet ist. Bei solchen Ausgestaltungen dient die stirnseitige Anschlagsfläche zum einen als Referenzstellung, in der die Spindel vollständig eingefahren ist, und verhindert zum anderen ein ”Festziehen” des Spindelkopfes an der Spindelmutter mit der unerwünschten Folge extrem hoher Lösekräfte. Vorzugsweise ist die Vertiefung in der Unterseite des Spindelkopfes so gestaltet, dass ihre Tiefe bis zu ihrer stirnseitigen Endfläche hin kontinuierlich zunimmt. Entsprechend ist der Vorsprung auf dem stirnseitigen Ende der Spindelmutter vorzugsweise komplementär zur Form der Vertiefung gestaltet, hat also beispielsweise die Gestalt einer kontinuierlich ansteigenden Rampe mit z. B. halbkreisförmigem Querschnitt, die in einer der Querschnittsform der Rampe entsprechenden Anschlagfläche endet, welche zum Zusammenwirken mit der stirnseitigen Endfläche der Vertiefung bestimmt ist.
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Zur platzsparenden und reibungsarmen Lagerung der Spindel/Mutter-Anordnung stützt sich bei bevorzugten Ausführungsformen die Abstützfläche auf einem ringförmigen Gleit- oder Nadellager ab, welches sich seinerseits am Gehäuse der Fahrzeugbremse abstützt und durch welches der zweite Teil der Spindelmutter hindurchragt. Bei solchen Ausführungsformen umgibt demnach die Abstützfläche das zweite Teil der Spindelmutter ringförmig, wodurch zum einen eine breite Abstützbasis geschaffen ist und zum anderen ein sehr vorteilhafter weil weitgehend umlenkungsfreier Verlauf der Abstützkraft vom Spindelkopf durch das erste Teil der Spindelmutter in das Bremsengehäuse hinein erreicht wird.
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremse kann ausschließlich mittels der Spindel/Mutter-Anordnung betätigbar sein, d. h. Betriebsbremsungen und/oder eine Feststellbremsfunktion werden durch eine Längenänderung der Spindel/Mutter-Anordnung erzielt, jedoch kann der Bremskolben oder ein entsprechendes Bauteil der Bremse auch mittels Hydraulikdruck, welcher in eine mit dem Bremskolben oder dem entsprechenden Teil zusammenwirkende Hydraulikkammer einleitbar ist, in die Betätigungsstellung verschoben werden. Ist eine hydraulische Betätigung vorhanden, so wird diese in der Regel für die Betriebsbremsungen herangezogen, während die Spindel/Mutter-Anordnung nur bei einem Fahrzeugstillstand zur Realisierung einer Feststellbremsfunktion benutzt wird. Im Notfall, etwa bei einem Ausfall der hydraulischen Betätigung, kann die Spindel/Mutter-Anordnung auch für Betriebsbremsungen herangezogen werden. Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremse kann als Scheibenbremse oder auch als Trommelbremse ausgestaltet sein.
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Bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse kann die Spindel/Mutter-Anordnung selbsthemmend ausgeführt sein, üblicherweise durch eine geeignete Wahl der Steigung eines die Mutter mit der Spindel verbindenden Gewindes. Eine selbsthemmende Spindel/Mutter-Anordnung erlaubt es, auf eine separate Arretierung zu verzichten, nachdem die Fahrzeugbremse zur Realisierung der Feststellbremsfunktion durch Drehen der Spindelmutter festgestellt worden ist.
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Ein derzeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse wird im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine als Scheibenbremse ausgeführte, auch hydraulisch betätigbare erfindungsgemäße Fahrzeugbremse im Querschnitt,
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2 einen Bremskolben der Bremse aus 1 mit darin untergebrachter Spindel/Mutter-Anordnung im Längsschnitt und in vergrößerter Darstellung,
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3 die Spindel/Mutter-Anordnung aus 2 in auseinandergezogener, räumlicher Darstellung,
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4 die Spindel/Mutter-Anordnung aus 3 zusammen mit dem Bremskolben und einem Axiallager in auseinandergezogener, räumlicher Darstellung, und
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5 die Anordnung aus 4 in zusammengebautem Zustand.
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Die in 1 wiedergegebene und allgemein mit 10 bezeichnete Fahrzeugbremse ist hier als Schwimmsattel-Scheibenbremse ausgeführt, die in bekannter Weise ein Gehäuse 12 aufweist, an dem ein Schwimmsattel 14 verschieblich gelagert ist, der eine hier nicht dargestellte Bremsscheibe übergreift.
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In dem Gehäuse 12 befindet sich eine Hydraulikkammer 16, in der ein Bremskolben 17 abdichtend und entlang seiner Mittellängsachse A verschieblich aufgenommen ist. Zur Versorgung der Hydraulikkammer 16 mit Hydraulikfluid ist außen an der Fahrzeugbremse 10 ein Anschluss 20 vorhanden, der mit einer hier nicht dargestellten Bremsdruckgebereinheit, beispielsweise einer über ein Bremspedal betätigbaren Bremskraftverstärker/Hauptzylinder-Einheit, in Verbindung steht. Bei einer Betätigung der Bremsdruckgebereinheit wird das Hydraulikfluid in der Hydraulikkammer 16 unter Druck gesetzt, so dass sich der Bremskolben 17 entlang der Achse A nach links verschiebt, um Reibbeläge 18, 19 mit der nicht dargestellten Bremsscheibe in Reibungseingriff zu bringen. Wird die Betätigung der Bremsdruckgebereinheit beendet, kann Hydraulikfluid aus der Hydraulikkammer 16 wieder zurück in Richtung der Bremsdruckgebereinheit strömen, so dass der Bremskolben 17 sich längs der Achse A zurückverschiebt, um die Reibbeläge 18, 19 außer Eingriff mit der Bremsscheibe zu bringen. Ein mit 22 bezeichnetes, radial umlaufendes Dichtelement, das den Bremskolben 17 in der Hydraulikkammer 16 abdichtet, unterstützt die Rückstellung des Bremskolben 17, indem es nach dem ”Rollback”-Prinzip eine elastische Rückstellkraft auf den Bremskolben 17 ausübt. Die soeben beschriebene, durch eine hydraulische Betätigung hervorgerufene Funktion der Scheibenbremse 10 sowie deren weiterer konstruktiver Aufbau ist Fachleuten auf diesem Gebiet wohlbekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.
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Damit die gezeigte Fahrzeugbremse 10 nicht nur die zuvor erläuterte Funktion einer hydraulischen Betriebsbremse erfüllen kann, sondern auch als Park- oder Feststellbremse verwendet werden kann, ist eine allgemein mit 24 bezeichnete Spindel/Mutter-Anordnung vorhanden, die eine koaxial zur Achse A angeordnete Spindel 26 mit einem Außengewinde 28 und eine im wesentlichen hülsenförmige Spindelmutter 30 aufweist, die mit einem zum Außengewinde 28 passenden Innengewinde 32 versehen ist (siehe auch 2).
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Der Aufbau der Spindel/Mutter-Anordnung 24 geht besser aus 3 hervor. Wie aus dieser Figur zu erkennen, ist die Spindelmutter 30 zweiteilig aufgebaut und umfasst ein hülsenförmiges, erstes Teil 34, dessen in den Figuren linker Endabschnitt 36 mit dem Innengewinde 32 versehen ist. Der Außendurchmesser des ersten Teils 34 nimmt vom linken Endabschnitt 36 aus gesehen zu einem in den Figuren rechten Endabschnitt 38 wie dargestellt etwas zu, wobei an dem rechten Ende, d. h. an dem dem Endabschnitt 36 entgegengesetzten Ende eine radiale Abstützfläche 40 ausgebildet ist, mit der sich die Spindel/Mutter-Anordnung 24 über ein hier als Nadellager 42 ausgeführtes Axiallager drehbar am Gehäuse 12 der Fahrzeugbremse 10 abstützt (siehe 1). Von der Abstützfläche 38 erstreckt sich eine Ausnehmung 44 in den rechten Endabschnitt 38 des ersten Teils 34 hinein, deren Querschnitt hier polygonförmig ist. Die Ausnehmung 44 dient zur in Umfangsrichtung formschlüssigen Aufnahme eines zweiten Teils 46 der Spindelmutter 30, welches hierzu mit einem komplementär zur Ausnehmung 44 ausgeführten, polygonförmigen und innen hohlen Zapfen 48 versehen ist. Im mit dem ersten Teil 34 verbundenen Zustand ist die Mittellängsachse A des Bremskolbens 17 auch die Mittellängsachse der Spindel 26 sowie des ersten Teils 34 und des zweiten Teils 46 der Spindelmutter 30. Einstückig mit dem polygonförmigen Zapfen 48 verbunden ist ein weiterer Zapfen 50 mit kreisförmigem Querschnitt. In diesem Zapfen 50 ist ein Anschluss 52 für einen externen Drehantrieb ausgebildet, der hier die Gestalt eines Innenvielnutprofils hat. Mittels des Drehanschlusses 52 kann ein hier nicht dargestellter Drehantrieb die Spindelmutter 30 in beide Drehrichtungen drehen, um die Spindel 26 aus der Spindelmutter 30 heraus- und wieder hineinzuschrauben und dadurch die wirksame Länge der Spindel/Mutter-Anordnung 24 zu ändern. Dies funktioniert allerdings nur, wenn die Spindel 26 gegen ein Mitdrehen gesichert ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, dass die Spindel 26 einen pilzförmigen Spindelkopf 54 hat, der an seinem Außenumfang mit mehreren radialen Vorsprüngen 56 versehen ist, die in axiale Nuten 58 eingreifen, welche auf einer inneren Umfangsfläche des hohlzylindrischen Bremskolbens 17 vorhanden sind. Wie insbesondere aus 2 und 4 zu ersehen, wird durch das Zusammenspiel der radialen Vorsprünge 56 mit den axialen Nuten 58 der Spindelkopf 54 axial im Bremskolben 17 verdrehsicher geführt.
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Die Spindel/Mutter-Anordnung 24 dient demnach dazu, eine Drehbewegung der Spindelmutter 30 in eine Translationsbewegung der Spindel 26 umzusetzen, um auf diese Weise den Bremskolben 17 zur nicht dargestellten Bremsscheibe zu bewegen und die Reibbeläge 18, 19 gegen die Bremsscheibe zu pressen (Feststellbremsfunktion). Wie insbesondere aus 2 und 5 zu erkennen, die beide den vollständig eingefahrenen Zustand der Spindel/Mutter-Anordnung 24 wiedergeben, d. h. den Zustand einer gelösten Feststellbremse, ist die gesamte Anordnung aufgrund ihrer Unterbringung im hohlen Teil des Bremskolbens 17 sowie aufgrund der innen hohlen Ausbildung des ersten Teils 34 sowie des zweiten Teils 46 der Spindelmutter 30 äußerst kompakt und ragt in diesem Zustand nur wenig aus dem Bremskolben 17 hervor.
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Zum Drehantreiben der Spindelmutter 30 kann beispielsweise ein Elektromotor (nicht dargestellt) dienen, der mittels einer komplementär zum Drehanschluss 52 ausgebildeten Abtriebswelle seine Drehbewegung auf die Spindelmutter 30 übertragen kann. Die Spindel/Mutter-Anordnung 24 ist selbsthemmend ausgeführt, so dass ihre durch eine Drehung der Spindelmutter 30 erreichte Längenänderung nach Stoppen des Drehantriebs jeweils beibehalten wird. Eine separate Arretierung ist daher nicht notwendig.
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Wenn die Spindel 26 durch Drehen der Spindelmutter 30 aus Letzterer herausgeschraubt wird, kommt die Oberseite des Spindelkopfes 54 in Kontakt mit der Unterseite eines Bodens 60 des Bremskolbens 17. Zur möglichst guten Anlage sind die Oberseite des Spindelkopfes 54 und die Unterseite des Kolbenbodens 60 in ihrer Gestalt komplementär ausgebildet, so dass der Spindelkopf 54 sich großflächig und damit materialschonend an dem Bremskolben 17 anlegt, was eine gute Übertragung hoher Feststellkräfte gestattet.
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Zum Lösen einer durch Längenvergrößerung der Spindel/Mutter-Anordnung 54 festgestellten Fahrzeugbremse 10 muss die Spindelmutter 30 in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden. Die Spindel 26 schraubt sich dann wieder in die Spindelmutter 30 hinein und der Spindelkopf 54 löst sich von der Unterseite des Kolbenbodens 60, wodurch keine Feststellkraft mehr auf den Bremskolben 17 übertragen wird. Um bei diesem Lösevorgang ein zu starkes Festziehen des Spindelkopfes 54 an der Spindelmutter 30 zu verhindern, zu dem es bei vollständig eingefahrener Spindel 26 kommen könnte, und um zum anderen eine Referenzstellung zu schaffen, die einem vollständig eingefahrenen Zustand der Spindel/Mutter-Anordnung 24 entspricht, ist der Spindelkopf 54 auf seiner der Spindelmutter 30 zugewandten Unterseite 62 mit einer gut in 3 zu erkennenden, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vertiefung 64 versehen. Die Vertiefung 64 beginnt ganz flach und wird in Umfangsrichtung kontinuierlich tiefer bis zu einer stirnseitigen Endfläche 66, die das Ende der Vertiefung 64 bildet und als ein Anschlag dient, wie nachfolgend erläutert werden wird.
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Zum Zusammenwirken mit der Vertiefung 64 in der Unterseite 62 des Spindelkopfes 54 ist auf dem stirnseitigen Ende der Spindelmutter 30, welches dem Spindelkopf 54 zugewandt ist, ein komplementär zur Vertiefung 64 ausgebildeter Vorsprung 68 gebildet. Der Vorsprung 68 ist demnach rampenförmig mit halbkreisförmigem Querschnitt, dessen Höhe von seinem Anfang bis zu seinem Ende kontinuierlich zunimmt. Der Vorsprung 68 endet in einer Anschlagfläche 70 (siehe 3), die bei Erreichen der genannten Referenzstellung gegen die stirnseitige Endfläche 66 der Vertiefung 64 stößt und ein weiteres Einfahren der Spindel 26 verhindert, ohne dass die Spindel 26 sich in der Spindelmutter 30 festziehen kann.
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In vorteilhafter Weise ist ein dem weiteren Zapfen 50 des zweiten Teils 46 benachbarter Abschnitt 72 des ersten Zapfens 48 mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet und dient als Zentrierfläche für das Nadellager 42.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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