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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radbremse an einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Radbremse ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Aus der
DE 198 10 593 A1 ist eine gattungsgemäße Radbremse an einem Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher eine elektrisch betätigbare Feststellbremse und eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse in einer einzigen Baugruppe vereinigt sind. Im Bremssattel der Radbremse sind hierzu eine Feststellbremseneinheit und eine Betriebsbremseneinheit angeordnet, wobei die Feststellbremse mittels eines Elektromotors betätigt wird, der über ein Getriebe auf eine linear zustellbare Spindel einwirkt. Die Betriebsbremse ist am hydraulischen Bremssystem des Kraftfahrzeugs angeschlossen und wird entsprechend mittels Bremsflüssigkeit betätigt. Die Bremsscheibe an sich ist zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem axial verschiebbaren Reibring, der über eine Zahnverbindung mit einem Nabenelement, beispielsweise einer Radnabe, verdrehsicher verbunden ist.
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Aus der
EP 0 860 626 B1 ist eine Radbremse in der Art einer Bremsanordnung an einem Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher ein Lager einen sich drehenden radialen Flansch bildet, der zum Befestigen an einem radialen Flansch eines Bremselements, beispielsweise einer Bremsscheibe, ausgeführt ist und sich mit diesem feststehenden dreht. Der radiale Flansch ist dabei direkt am Umfangsabschnitt des Naben-Lagereinheitsflansches befestigt, wobei der Naben-Lagerflansch ein Mittel aufweist, um ein axiales inneres Wiederlager für den radialen Flansch bereitzustellen. Dieser radiale Flansch liegt dabei im Wesentlichen in derselben radialen Ebene wie der Naben-Lagereinheitsflansch, wobei eine formschlüssige Verbindung die beiden Flansche in einer nicht-drehbaren Weise koppelt.
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Aus der
EP 1 759 881 B1 ist eine weitere Radbremse mit einer an einer Radnabe fixierten Bremsscheibe bekannt. Die Verbindung zwischen der Bremsscheibe und der Radnabe bzw. dem Nabenelement erfolgt dabei über einen Formschluss, wobei zur Befestigung der Bremsscheibe auf der Radnabe zusätzlich Federelemente vorgesehen sind.
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Nachteilig bei bekannten Radbremsen ist oftmals auch, dass sich diese betriebsbedingt abnutzen und insbesondere durch einseitigen Verschleiß an Bremswirkung verlieren.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Radbremse der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine selbststätige Verschleißnachstellung bietet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Bremsscheibe einer Radbremse an einem Kraftfahrzeug bezüglich einem zugehörigen Nabenelement, das heißt beispielsweise bezüglich einer zugehörigen Radnabe, unter bestimmten Bedingungen axial verschieblich zu lagern und mittels eines geeigneten Gleitelements und eines Rückstellelement eine automatische Verschleißnachstellung zu realisieren. Die Bremsscheibe ist dabei drehfest über das Gleitelement auf dem Nabenelement angeordnet. Durch eine geschickt gewählte Materialpaarung zwischen Gleitelement einerseits und Bremsscheibe bzw. Nabenelement andererseits ist erfindungsgemäß eine Reibkraft zwischen dem Gleitelement und dem Nabenelement kleiner ist als eine Reibkraft zwischen dem Gleitelement und der Bremsscheibe. Das Gleitelement ermöglicht einerseits ein erleichtertes Gleiten in Bezug auf das Nabenelement und eine erhöhte Reibung bezüglich der Bremsscheibe. Zwischen der Bremsscheibe und dem Nabenelement ist darüber hinaus ein Rückstellelement vorgesehen, das sich am Nabenelement abstützt und gegen das Gleitelement drückt, wodurch bei nachlassender Bremskraft das Gleitelement und mit diesem auch die Bremsscheibe zurückgestellt werden können, sofern sie bei einer vorherigen Bremsung verstellt wurden. Das Rückstellelement ermöglicht zusätzlich einen besonders komfortablen und automatischen Lüftspielausgleich. Da die zu überwindende Reibkraft zwischen dem Gleitelement und dem Nabenelement kleiner ist als die Reibkraft zwischen der Bremsscheibe und dem Gleitelement, löst sich bei einer sehr starken Bremskraft die Bremsscheibe und zusammen mit dieser das Gleitelement vom Nabenelement und wird relativ zu diesem in Axialrichtung verstellt. Das Rückstellelement bildet dabei einen Anschlag für die Axialverstellung. Beim Erreichen des Anschlags, das heißt bei einem vollständigen Zusammendrücken der Federn des Rückstellelements, kann des Gleitelement nicht mehr weiter in Axialrichtung relativ zum Nabenelement verschoben werden, so dass bei weiter einwirkender starker Bremskraft, die höher ist als die Reibkraft zwischen dem Gleitelement und der Bremsscheibe, sich dann die Bremsscheibe vom Gleitelement löst und relativ zu diesem in Axialrichtung verschoben wird. Bei nachlassender Bremskraft wird aufgrund der geringeren Reibkraft zwischen dem Gleitelement und dem Nabenelement das Gleitelement zusammen mit der Bremsscheibe relativ zum Nabenelement mittels des Rückstellelements zurückverstellt, wodurch ein verschleißabhängiges automatisches Nachstellen der Bremse erreicht werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das zumindest eine Gleitelement zumindest eine zweite Beschichtung auf, über die das Gleitelement mit vergleichsweise hohem Reibbeiwert mit der Bremsscheibe verbunden ist und eine erste Beschichtung, über die es mit vergleichsweise geringem Reibbeiwert mit dem Nabenelement verbunden ist. Die zweite Beschichtung zur insbesondere formschlüssigen Verbindung zwischen dem Gleitelement und der Bremsscheibe kann dabei beispielsweise Nickel mit Festpartikeleinschlüssen, insbesondere mit eingeschlossenen Diamantpartikeln, aufweisen, wogegen die erste Beschichtung mit geringerem Reibbeiwert, das heißt zur gleitenden Verbindung zwischen dem Gleitelement und der Radnabe beispielsweise mittels Nitrocarburieren hergestellt sein kann, wobei das Nitrocarburieren einen Prozess der Oberflächenvergütung darstellt. Durch den vergleichsweise geringen Reibbeiwert des Gleitelements relativ zum Nabenelement und den im Vergleich hierzu höheren Reibbeiwert des Gleitelements in Bezug auf die Bremsscheibe, kann die Bremsscheibe samt Gleitelement in Axialrichtung auswandern und sich dadurch hinsichtlich ihres Verschleißes nachstellen. Über das erfindungsgemäß vorgesehene Rückstellelement wird das Gleitelement und über dieses auch die Bremsscheibe bei zurückgenommener Bremskraft wieder zurückverfahren. Die unterschiedlichen Reibkräfte zwischen Gleitelement und Bremsscheibe einerseits und zwischen Gleitelement und Nabenelement andererseits können über geeignete Materialpaarungen oder auch Beschichtungen erzielt werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Rückstellelement ringförmig geschlossen ausgebildet und weist zumindest ein Federelement auf. Ein derartig ausgebildetes Rückstellelement ist fertigungstechnisch vergleichsweise einfach herzustellen und wird in Axialrichtung fest mit dem Nabenelement verbunden. Durch gegenüber dem Gleitelement wirkenden Federelementen ermöglicht das erfindungsgemäße Rückstellelement einerseits die Rückstellung des Gleitelements und damit der Bremsscheibe nach Abschluss des Bremsvorgangs und andererseits einen federnden Anschlag zur Begrenzung der Axialbewegung des Gleitelements und der zugehörigen Bremsscheibe beim Bremsvorgang. Die Verstellbewegung setzt erst bei einer Bremskraft ein, die größer ist als die Reibkraft zwischen dem Gleitelement und dem Nabenelement, wobei selbstverständlich auch eine Temperaturdehnung der Bremsscheibe die Verstellung begünstigen kann. Durch die ringförmig geschlossene Ausbildung des Rückstellelementes ist dieses vergleichsweise einfach handzuhaben, wobei eine Montage auf der Radnabe ebenso einfach darstellbar ist.
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Zweckmäßig ist das Gleitelement ringförmig geschlossen und damit einstückig ausgebildet. Ein derartiges ringförmiges Gleitelement kann im günstigsten Falle vergleichsweise einfach auf die Radnabe und damit auf das Nabenelement aufgezogen werden, wobei alternativ selbstverständlich auch mehrere Gleitelemente vorgesehen werden können, die umfangsverteilt auf dem Nabenelement angeordnet sind. Ist das erfindungsgemäße Gleitelement jedoch als geschlossener Ring ausgebildet, so entfallen zusätzliche Befestigungsmaßnahmen zur Fixierung desselben am Nabenelement oder an der Bremsscheibe.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Radbremse,
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2 eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Radbremse im Bereich einer Bremsscheibe und einem zugehörigen Nabenelement,
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3a–d einzelne Schritte einer automatischen Verschleißnachstellung der erfindungsgemäßen Radbremse.
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Entsprechend den 1–3, weist eine erfindungsgemäße Radbremse 1 ein Nabenelement 2 auf, welches beispielsweise als normale Radnabe ausgebildet sein kann, sowie eine auf dem Nabenelement 2 drehfest fixierte Bremsscheibe 3. Die Bremsscheibe 3 ist dabei üblicherweise über ein Gleitelement 5 auf dem Nabenelement 2 montiert, wobei das Gleitelement 5 ein Verstellen der Bremsscheibe 3 in Axialrichtung 4 auf dem Nabenelement 2 bei Erreichen bzw. Überschreiten einer vordefinierten Bremskraft, das heißt insbesondere begünstigt. Ebenso vorgesehen ist ein Rückstellelement 6, das zwischen der Bremsscheibe 3 und dem Nabenelement 2 angeordnet ist und welches gemäß den vorliegenden Zeichnungen ringförmig geschlossen ausgebildet ist und zumindest ein Federelement 7 (vgl. 3) aufweist. Das Rückstellelement 6 stützt sich einerseits am Nabenelement 2 ab und drückt gegen das Gleitelement 5, wodurch bei nachlassender Bremskraft das Gleitelement 5 und mit diesem auch die Bremsscheibe 3 zurückgestellt werden können
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Erfindungsgemäß ist eine zu überwindende Reibkraft zwischen dem Gleitelement 5 und dem Nabenelement 2 kleiner ist als die Reibkraft zwischen der Bremsscheibe 3 und dem Gleitelement 5, so dass sich bei einer starken Bremskraft, die oberhalb der Reibkraft zwischen Bremsscheibe 3 und Gleitelement 5 liegt, die Bremsscheibe 3 und zusammen mit dieser das Gleitelement 5 vom Nabenelement 2 löst und relativ zu diesem in Axialrichtung 4 verstellt wird. Das Rückstellelement 6 bildet dabei einen Anschlag für die Axialverstellung. Beim Erreichen des Anschlags, das heißt bei einem vollständigen Zusammendrücken der Federelemente 7 am Rückstellelement 6 kann das Gleitelement 5 nicht mehr weiter in Axialrichtung 4 relativ zum Nabenelement 2 verschoben werden, so dass bei weiter einwirkender starker Bremskraft, die höher ist als die Reibkraft zwischen dem Gleitelement 5 und der Bremsscheibe 3, sich dann die Bremsscheibe 3 vom Gleitelement 5 löst und relativ zu diesem in Axialrichtung 4 verschoben wird. Bei nachlassender Bremskraft wird aufgrund der geringeren Reibkraft zwischen dem Gleitelement 5 und dem Nabenelement 2 das Gleitelement 5 zusammen mit der Bremsscheibe 3 relativ zum Nabenelement 2 mittels des Rückstellelements 6 zurückverstellt, wodurch ein verschleißabhängiges automatisches Nachstellen der Radbremse 1 erreicht werden kann.
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Generell kann es bei einer starken Bremsung auch zu einer Erwärmung der Bremsscheibe 3 kommen, woraufhin sich diese ausdehnt, bis eine vordefinierte Temperatur erreicht ist, bei der sich die Verbindung zwischen dem Gleitelement 5 und dem Nabenelement 2 löst, wodurch die Axialverstellung der Bremsscheibe 3 relativ zum Nabenelement 2 ermöglicht/begünstigt wird. Diese Axialverstellung ermöglicht nicht nur einen Lüftspielausgleich und damit bei hoher geforderter Bremsleistung ein zügiges und insbesondere geräuscharmes Bremsen, sondern in Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen Rückstellelement 6 und dem erfindungsgemäßen Gleitelement 5 auch ein automatisches und selbstständiges, verschleißbedingtes Nachstellen.
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Das Gleitelement 5 ist vorzugsweise ringförmig geschlossen und damit einstückig ausgebildet und kann in diesem Zustand vergleichsweise einfach auf dem Nabenelement 2 montiert werden. Alternativ ist selbstverständlich auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher mehrere Gleitelemente 5 in Umfangsrichtung verteilt am Nabenelement 2 angeordnet sind. Zusätzlich weist das zumindest eine Gleitelement 5 eine erste und eine zweite Beschichtung auf, über die es bremsscheibenseitig formschlüssig und nabenelementseitig gleitend gelagert ist. Die zweite Beschichtung zur formschlüssigen Verbindung zwischen dem Gleitelement 5 und der Bremsscheibe 3 kann dabei insbesondere Nickel sowie einen Festpartikeleinschluss aufweisen, insbesondere eingeschlossene Diamantpartikel. Hierdurch kann eine besonders effektive Verzahnung und damit auch ein hoher Reibbeiwert zwischen dem Gleitelement 5 einerseits und der Bremsscheibe 3 andererseits erzielt werden. Demgegenüber kann die erste Beschichtung zur gleitenden Verbindung zwischen dem Gleitelement 5 und dem Nabenelement 2 beispielsweise mittels Nitrocarburieren hergestellt sein. Nitrocarburieren stellt dabei eine Form der Oberflächenvergütung dar und erhöht die Gleiteigenschaften bzw. reduziert einen Reibbeiwert, Ebenso können selbstverständlich auch die Bremsscheibe 3 oder das Nabenelement 2 zumindest partiell nitrocarburiert sein, da eine derartige Nitrocarburierung zugleich einen Korrosionsschutz darstellt. Das Nabenelement 2 ist üblicherweise aus Stahl oder aus Aluminium ausgebildet.
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Generell kann das zumindest eine Gleitelement 5 zusätzlich einen nicht näher bezeichneten Einsatz aufweisen, der den Gleiteffekt sowie die axiale Verstellbarkeit der Bremsscheibe 3 relativ zum Nabenelement 2 bei Erreichen zusätzlich begünstigt. Mit einem derartigen Einsatz kann somit ein in der Art eines Kompositbauteils ausgeführtes Gleitelement 5 hergestellt werden.
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Betrachtet man die 3a–3d, so kann man erkennen, wie ein eigentlicher Bremsvorgang bei Betätigen der Radbremse 1 und verbunden damit eine verschleißbedingte Nachstellung der Bremsscheibe 3 funktionieren:
Gemäß der 3a wird zunächst eine Bremskraft in Richtung 8 ausgeübt, die größer als die zwischen dem Gleitelement 5 und dem Nabenelement 2 herrschende Reibkraft ist und dadurch gemäß der 3b ein Verstellen der Bremsscheibe 3 zusammen mit dem Gleitelement 5 in Axialrichtung 4 relativ zum Nabenelement 2 bewirkt. Der Reibbeiwert zwischen der Bremsscheibe 3 und dem Gleitelement 5 ist dabei deutlich höher als der Reibbeiwert zwischen dem Gleitelement 5 und dem Nabenelement 2, so dass bei einem Lösen Verbindung zum Nabenelement 2 das Gleitelement 5 zusammen mit der Bremsscheibe 3 in Richtung des Pfeils 8 auf das Rückstellelement 6 hin verschoben wird. Beim Verschieben des Gleitelementes 5 in Richtung des Rückstellelementes 6 drückt dieses zumindest ein am Rückstellelement 6 angeordnetes Federelement 7 so weit zusammen, bis dieses auf Anschlag zusammengedrückt ist, wobei in diesem Fall dann eine weitere Relativbewegung des Gleitelementes 5 relativ zum Nabenelement 2 unterbunden ist.
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Wird weiter eine Bremskraft in Richtung des Pfeils 8 ausgeübt, so wird irgendwann die zwischen dem Gleitelement 5 und der Bremsscheibe 3 wirkende Reibkraft überschritten, woraufhin sich die Bremsscheibe 3 in Axialrichtung 4 relativ zum Gleitelement 5 verstellt, wie dies gemäß der 3c dargestellt ist. Bei einem Nachlassen der Bremskraft gemäß der 3d wird das Gleitelement 5 zusammen mit der Bremsscheibe 3 von dem Rückstellelement 6 in Axialrichtung 4 zurückverstellt, wobei im Vergleich zur 3b deutlich ersichtlich ist, dass die Relativverschiebung der Bremsscheibe 3 relativ zum Gleitelement 5 nicht rückgängig gemacht wird. Auf diese Weise wurde die Bremsscheibe 3 verschleißabhängig nachgestellt und kann deshalb auch zukünftig eine hohe Bremswirkung erzielen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19810593 A1 [0002]
- EP 0860626 B1 [0003]
- EP 1759881 B1 [0004]
