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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radbremse an einem Fahrzeug, 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 1 759 881 B1 ist eine Radnabe eines Kraftfahrzeugs mit einer drehfest darauf angeordneten Bremsscheibe bekannt. Die Verbindung zwischen der Bremsscheibe und der Radnabe erfolgt dabei mittels Formschluss, wobei zusätzlich Federelemente vorgesehen sind, die die Befestigung der Bremsscheibe an der Radnabe unterstützen sollen.
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Um ein einwandfreies Funktionieren von Radbremsen gewährleisten zu können, besitzen Bremssättel derartiger Radbremsen üblicherweise einen automatischen Lüftspielausgleich. Bei als Faustsätteln ausgebildeten Bremssätteln befindet sich dieser auf der Kolbenseite durch die Kolbendichtung und auf der Gegenseite über die Verschiebbarkeit der Faust, wohingegen bei als Festsätteln ausgebildeten Bremssätteln ein Lüftspielausgleich an jedem einzelnen Kolben erfolgt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Radbremse der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere unterschiedlichste Betriebszustände der Radbremse berücksichtigt.
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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, beispielsweise bezüglich einer zugehörigen Radnabe, thermisch zu adaptieren und dadurch eine axiale Verstellbarkeit der Bremsscheibe in Bezug auf das Nabenelement ausschließlich ab einer vordefinierten Temperatur, beispielsweise aufgrund einer erhöhten Bremsleistung, zu erlauben. Zur Unterstützung der Wärmeadaption und zur Unterstützung der axialen Verstellbarkeit bei Erreichen der vordefinierten Temperatur ist zusätzlich zwischen der Bremsscheibe und dem Nabenelement zumindest ein Gleitelement angeordnet, das insbesondere das Verstellen der Bremsscheibe in Axialrichtung auf dem Nabenelement bei Erreichen der vordefinierten Temperatur erleichtert. Die Bremsscheibe ist dabei drehfest auf dem Nabenelement angeordnet und beispielsweise mittels einer Presspassung mit diesem verbunden. Durch eine konstruktive Ausgestaltung der Bremsscheibe und/oder eine entsprechende Werkstoffauswahl ist diese derart ausgebildet, dass sie sich bei Erreichen der vordefinierten Temperatur soweit dehnt, dass sie in Axialrichtung auf dem Nabenelement verstellbar ist. Im kalten Zustand sitzt somit die Bremsscheibe sowohl in Drehrichtung als auch in Axialrichtung fest auf dem Nabenelement, das heißt auf der Radnabe, und gewährleistet dadurch eine spielfreie und geräuschlose Verbindung. Erst bei einer starken und längeren Bremsung der damit verbundenen Erwärmung dehnt sich die Bremsscheibe aus und ermöglicht dadurch und in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Gleitelementen eine axiale Verschiebung der Bremsscheibe in Bezug auf das Nabenelement bzw. die Radnabe. Dies bedeutet, dass bei einer üblichen Standard- oder Komfortbremsung die feste Verbindung, beispielsweise die Presspassung, zwischen der Bremsscheibe einerseits und dem Nabenelement andererseits gewährleistet ist, wogegen ausschließlich bei höheren Bremsmomenten und den daraus resultierenden höheren Temperaturen die Bremsscheibe in Axialrichtung zum Spielausgleich verstellt werden kann, wodurch insbesondere auch ein gleichmäßiges Einwirken der Bremsbeläge und damit verbunden ein starkes Bremsmoment auf die Bremsscheibe übertragen und zugleich eine ungleichmäßige Abnutzung der Bremsbeläge und verbunden damit eine Beeinträchtigung der Bremswirkung verhindert werden können. Durch die Axialbeweglichkeit der Bremsscheibe relativ zum Nabenelement ab der vordefinierten Temperatur ist auch ein temperaturabhängiger Lüftspielausgleich möglich. Zur Rückstellung kann beispielsweise ein federndes Rückstellelement vorgesehen sein, welches beim Nachlassen der Bremskraft die Bremsscheibe wieder zurückverstellt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das zumindest eine Gleitelement, vorzugsweise sind es fünf oder sechs separat zueinander angeordnete Gleitelemente, zumindest eine Beschichtung auf und ist darüber bremsscheibenseitig gleitend und nabenelementseitig formschlüssig gelagert, oder umgekehrt. Die Beschichtung zur formschlüssigen Verbindung, beispielsweise zwischen dem Gleitelement und dem Nabenelement, kann dabei Nickel mit einem Festpartikeleinschluss, insbesondere mit eingeschlossenen Diamantpartikeln, aufweisen, wodurch eine besonders reibschlüssige Verbindung geschaffen werden kann. Die Beschichtung zur gleitenden Verbindung hingegen, beispielsweise zwischen dem Gleitelement und der Bremsscheibe, kann beispielsweise mittels Nitrocarburieren hergestellt sein. Dabei ist die formschlüssige bzw. die gleitende Verbindung alternativ jeweils zwischen dem Gleitelement und der Bremsscheibe bzw. zwischen dem Gleitelement und dem Nabenelement denkbar. Das Nitrocarburieren ist ein thermochemisches Verfahren zum Anreichern der Randschicht eines Werkstücks mit Stickstoff und Kohlenstoff, wodurch insbesondere die Verschleißfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit erhöht werden können.
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Zweckmäßig sind die Bremsscheibe oder das Nabenelement nitrocarburiert. Das Nitrocarburieren des Nabenelements bzw. der Bremsscheibe erhöht – wie im vorherigen Absatz bereits erwähnt wurde – die Korrosionsbeständigkeit der jeweils derart behandelten Baukomponenten und gewährleistet dadurch eine lange und insbesondere rostbeständige Lebensdauer.
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Zweckmäßig weist das zumindest eine Gleitelement einen Einsatz auf, der den Gleiteffekt und/oder die axiale Verstellbarkeit der Bremsscheibe relativ zum Nabenelement bei Erreichen der vordefinierten Temperatur zusätzlich begünstigt. Ein derartiger Einsatz, beispielsweise in der Art eines Inlays, kann beispielsweise derart am Gleitelement angeordnet sein, dass dieses beispielsweise in linien- oder punktförmigem Kontakt mit der Radnabe und ausschließlich über den jeweiligen Einsatz mit der Bremsscheibe in Kontakt steht. Bei einer derartigen Ausführungsform ist es somit denkbar, die Verbindung zwischen dem Gleitelement und der Radnabe gänzlich anders, beispielsweise formschlüssig, zu gestalten, wogegen der Kontakt zwischen dem Gleitelement bzw. dessen Einsatz und der Bremsscheibe die Gleitwirkung bei Erreichen der vordefinierten Temperatur begünstigt.
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Insbesondere kann dabei auch der Einsatz aus einem gänzlich anderen Material wie das Gleitelement an sich bestehen, wodurch ein insbesondere hinsichtlich einer thermischen Adaptierung optimiertes Kompositbauteil geschaffen werden kann, da sowohl eine Optimierung der Gleiteigenschaften als auch eine Optimierung der Wärmeadaption möglich ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Bremsscheibe einen Zylinderbereich und einen Formschlussbereich auf, wobei im Zylinderbereich eine Presspassung zum Nabenelement vorgesehen ist, wogegen im Formschlussbereich die Bremsscheibe axial verstellbar über das zumindest eine Gleitelement zum Nabenelement gelagert ist. Die Presspassung ist dabei diejenige Verbindung, die bei Erreichen der vordefinierten Temperatur durch die Ausdehnung der Bremsscheibe gelöst wird und dadurch die axiale Verschiebbarkeit der Bremsscheibe relativ zum Nabenelement ermöglicht. Eine Drehmomentübertragung zwischen der Bremsscheibe und dem zugehörigen Nabenelement erfolgt dabei sowohl über den Formschlussbereich als auch über den die Presspassung aufweisenden Zylinderbereich, wobei die axiale Fixierung der Bremsscheibe auf dem Nabenelement und damit auf der Radnabe zumindest überwiegend über die Presspassung im Zylinderbereich erfolgt.
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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 erfindungsgemäße Radbremse in einer Ansicht,
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2 eine Ansicht auf ein Nabenelement mit einem erfindungsgemäßen Gleitelement,
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3 eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitelementes mit einem Einsatz,
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4 eine schematische Ansicht auf die Verbindung zwischen dem Nabenelement über die Gleitelemente mit der Bremsscheibe.
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Entsprechend der 1, 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. Erfindungsgemäß ist dabei die Bremsscheibe 3 derart ausgebildet, dass sich diese bei Erreichen einer vordefinierten Temperatur, beispielsweise bei einem längeren Bremsvorgang, soweit dehnt, dass die Bremsscheibe 3 dann in Axialrichtung 4 auf dem Nabenelement 2 verstellbar ist. Zur Unterstützung dieser möglichen Axialbewegung ist erfindungsgemäß zudem zwischen der Bremsscheibe 3 und dem Nabenelement 2 zumindest ein Gleitelement 5 angeordnet, das ein Verstellen der Bremsscheibe 3 in Axialrichtung 4 auf dem Nabenelement 2 bei Erreichen der vordefinierten Temperatur erleichtert. Generell besitzen die Radnabe 2 und/oder die Bremsscheibe 3 einen Zylinderbereich 6 sowie einen Formschlussbereich 7, wobei im Zylinderbereich 6 eine Presspassung zum Nabenelement 2 vorgesehen sein kann, wogegen im Formschlussbereich 7 die Bremsscheibe 3 axial verstellbar über das zumindest eine Gleitelement 5 relativ zum Nabenelement 2 gelagert ist. Der Formschlussbereich 7 des Nabenelements 2 weist dabei eine wellenartige Kontur auf, die komplementär zu einer wellenartigen Kontur des Formschlussbereichs 7 an der Bremsscheibe 3 ausgebildet ist, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Bremsscheibe 3 auf die Radnabe 2 und damit eine Bremswirkung erzielt werden können. Selbstverständlich kann eine derartige Bremswirkung auch über die Presspassung im Zylinderbereich 6 übertragen werden, aber eben nur solange, bis die vordefinierte Temperatur erreicht ist, bei welcher sich die Presspassung im Zylinderbereich 6 löst und dadurch die axiale Verschieblichkeit der Bremsscheibe 3 auf dem Nabenelement 2 ermöglicht wird.
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Das zumindest eine Gleitelement 5, welches beispielsweise auch ringförmig ausgebildet sein kann und sich in diesem Zustand ringförmig geschlossen um das Nabenelement 2 legt, kann zumindest eine Beschichtung aufweisen und darüber bremsscheibenseitig gleitend und nabenelementseitig formschlüssig gelagert werden, oder umgekehrt. Eine Auflage des Gleitelements 5 auf dem Nabenelement 2 erfolgt dabei vorzugsweise punkt- oder linienförmig. Die Beschichtung zur formschlüssigen Verbindung zwischen beispielsweise dem Gleitelement 5 und dem Nabenelement 2 kann Nickel mit einem Festpartikeleinschluss, beispielsweise mit eingeschlossenen Diamantpartikeln, aufweisen, wogegen die Beschichtung zur gleitenden Verbindung, beispielsweise zwischen dem Gleitelement 5 und der Bremsscheibe 3, mittels Nitrocarburieren hergestellt sein kann. Selbstverständlich können dabei auch die Bremsscheibe 3 oder das Nabenelement 2 nitrocarburiert sein und dadurch einen erhöhten Verschleiß- und Korrosionswiderstand aufweisen, was insbesondere im Hinblick auf die Wirksamkeit und Lebensdauer der Radbremse 1 von großem Vorteil ist. Das Nabenelement 2 an sich kann aus Stahl oder aus Aluminium ausgebildet sein.
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Betrachtet man insbesondere die 3, so kann man erkennen, dass das dort dargestellte Gleitelement 5 einen Einsatz 8 aufweist, der den Gleiteffekt und/oder die axiale Verstellbarkeit der Bremsscheibe 3 relativ zum Nabenelement 2 bei Erreichen der vordefinierten Temperatur zusätzlich begünstigt. Mit einem derartigen Einsatz 8 (Inlay) kann das Gleitelement 5 auch in der Art eines Kompositbauteils ausgebildet werden, so dass dem Einsatz 8 beispielsweise andere Eigenschaften zugewiesen werden können, als dem übrigen Gleitelement 5. Die Verwendung eines derartigen Einsatzes 8 ist dabei lediglich rein optional zu sehen und kann zusätzlich zur Optimierung der Gleitwirkung bzw. der Wärmeadaption eingesetzt werden.
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Gemäß den 1 und 4 sind insgesamt fünf Gleitelemente 5 zwischen dem Nabenelement 2 einerseits und der Bremsscheibe 3 andererseits angeordnet, wobei sich deren Anzahl selbstverständlich beispielsweise an einer Anzahl der Radschrauben orientieren, prinzipiell aber auch anders gewählt werden kann. Nicht gezeigt ist ein federndes Rückstellelement, welches die Bremsscheibe 3 nach erfolgter Axialverstellung wieder in ihre ursprüngliche Ausgangslage zurückverstellt, in welcher sie bei Unterschreiten der vordefinierten Temperatur durch Schließen der Presspassung im Zylinderbereich 6 wieder fixiert wird.
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Mit der erfindungsgemäßen Radbremse 1 kann insbesondere ein Lüftspielausgleich durch ein axiales Verschieben der Bremsscheibe 3 relativ zum Nabenelement 2 bei Erreichen der vordefinierten Temperatur vergleichsweise einfach dargestellt werden, wobei derartige Gleitelemente 5 vergleichsweise kostengünstig herzustellen sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19810593 A1 [0002]
- EP 1759881 B1 [0003]
