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Die Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbremsen und insbesondere eine Fahrzeugbremse des Typs mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Bremskolben, der auf ein Reibglied wirkt, welches zum Bremsen gegen einen Rotor der Fahrzeugbremse gepresst wird. Der die Bremskraft auf das Reibglied ausübende Bremskolben kann pneumatisch, hydraulisch oder auch elektrisch betätigt werden, etwa mit Hilfe eines Elektromotors.
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Bei Fahrzeugbremsen der genannten Art, z. B. bei hydraulischen Fahrzeugscheibenbremsen, wird häufig eine Spindel/Mutter-Anordnung verwendet, um die Bremse über normale Betriebsbremsungen hinaus auch als Feststellbremse einsetzen zu können. Die Spindel/Mutter-Anordnung ist dazu in der Regel koaxial zu einer Mittelachse des Bremskolbens angeordnet und dazu ausgebildet, den Bremskolben in eine Betätigungsstellung zu verschieben, in der er das Reibglied gegen einen Rotor der Fahrzeugbremse drückt und damit eine Drehung des Rotors verhindert (Feststellfunktion). Eine Spindel und eine Mutter der Spindel/Mutter-Anordnung stehen über eine Gewindepaarung miteinander in Eingriff, so dass eine wirksame Länge der Spindel/Mutter-Anordnung durch eine zwischen der Spindel und der Mutter erfolgende Relativdrehung verlängerbar ist, um eine Anpresskraft auf den Bremskolben zu übertragen.
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Eine Betätigung der Spindel/Mutter-Anordnung kann manuell erfolgen, beispielsweise durch Verschwenken eines sogenannten Handbremshebels in einem Fahrzeug, wobei die Schwenkbewegung über Bowdenzüge zur Fahrzeugbremse geleitet wird und dort z. B. eine der Spindel/Mutter-Anordnung vorgelagerte Kugelrampenanordnung betätigt, welche eine Drehbewegung in eine Hubbewegung umsetzt, die auf die Spindel/Mutter-Anordnung übertragen wird und dadurch den Bremskolben in die Betätigungsstellung verschiebt. Bei einer derartigen, mechanisch betätigten Feststellbremsenbaugruppe einer Fahrzeugbremse dient die Spindel/Mutter-Anordnung nicht nur zur Übertragung einer Betätigungskraft auf den Bremskolben, sondern auch zum Ausgleich eines aus einer Benutzung der Fahrzeugbremse resultierenden Reibbelagverschleißes. Im Laufe der Zeit wird ein auf dem Reibglied angeordneter Reibbelag durch Abrieb dünner, was durch eine entsprechende Vergrößerung der wirksamen Länge der Spindel/Mutter-Anordnung ausgeglichen wird (Nachstellfunktion zur Kompensation von Reibbelagverschleiß).
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Neuerdings findet eine Betätigung der Feststellbremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, immer häufiger mittels eines Elektromotors statt (sogenannte EPB = elektrische Parkbremse), wobei entweder die Spindel oder die Mutter der Spindel/Mutter-Anordnung gegen eine Drehung gesichert ist und durch eine Rotation des jeweils anderen Bauteils Mutter oder Spindel translatorisch je nach Drehrichtung zum Bremskolben hin oder vom Bremskolben weg bewegt wird, um die Feststellfunktion einzuschalten respektive auszuschalten.
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Bei Fahrzeugbremsen mit einer solchen Spindel/Mutter-Anordnung besteht das Problem, dass sich mit zunehmender Nutzungsdauer der mechanische Wirkungsgrad durch eine Zunahme der systeminherenten Reibung verschlechtert. Bei einer mechanisch betätigten Feststellbremse führt dies dazu, dass ein Benutzer einen vergrößerten Betätigungsweg überkommen muss, bis die Feststellfunktion aktiv ist. Bei einer elektromotorisch betätigten Feststellbremse wird der elektrische Antrieb zunehmend höher belastet, beispielsweise kann die Stromaufnahme des Elektromotors ansteigen.
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Ausgehend von der vorstehend genannten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Fahrzeugbremse mit einer Spindel/Mutter-Anordnung anzugeben, deren mechanischer Wirkungsgrad sich über möglichst die gesamte Lebensdauer der Fahrzeugbremse nicht spürbar verschlechtert.
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Diese Aufgabe ist bei einer Fahrzeugbremse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens ein in der Spindel/Mutter-Anordnung positioniertes Festkörperbauteil in Kontakt mit der Gewindepaarung steht und schmierende Eigenschaften aufweist. Durch einen solchen, vorzugsweise dauerhaften Kontakt des schmierenden Festkörperbauteils mit der Gewindepaarung, d. h. mit einem Gewinde der Spindel und/oder einem Gewinde der Mutter der Spindel/Mutter-Anordnung, ist vermieden, dass der Reibungswiderstand der Gewindepaarung im Laufe der Zeit größer und größer wird. Bisher diente allein die begrenzte Schmierwirkung der Bremsflüssigkeit zur Reduzierung der inneren Reibung. Erst das schmierende Festkörperbauteil der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse kann durch den vorzugsweise ständigen Kontakt mit den kraftübertragenden Stellen der Spindel/Mutter-Anordnung immer wieder aufs Neue schmierende Substanzen gezielt auf die kraftübertragenden Stellen aufbringen und so für eine dauerhafte Reibungsreduzierung sorgen.
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Gemäß einer Ausführungsform besteht das Festkörperbauteil aus einem Festschmierstoff wie beispielsweise Graphit, Polytetrafluorethylen oder ähnlichem. Durch den Kontakt mit der Gewindepaarung kann eine schmierende Wirkung des Festkörperbauteils solange aufrechterhalten werden, bis das Festkörperbauteil völlig verschlissen ist, d. h. nicht mehr existiert. Durch eine geeignete Dimensionierung des Festkörperbauteils kann damit eine Lebensdauerschmierung erreicht werden.
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Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform enthält das Festkörperbauteil wenigstens einen Schmierstoff wie Molybdändisulfid, Graphit, Polytetrafluorethylen oder ähnliches, der durch den Kontakt des Festkörperbauteils mit der Gewindepaarung an die zu schmierenden Stellen abgegeben wird. Bei einer solchen Ausführungsform kann das Festkörperbauteil aus einem Trägermaterial bestehen, welches selbst nicht schmierend ist, jedoch die Fähigkeit besitzt, einen oder mehrere gewünschte Schmierstoffe aufzunehmen und über einen langen Zeitraum wieder abzugeben. Das Festkörperbauteil kann somit ähnlich wie ein Schwamm funktionieren, der mit einem gewünschten Schmierstoff getränkt ist.
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Das Festkörperbauteil kann beispielsweise die Gestalt eines Stifts haben, der zumindest im Wesentlichen quer, d. h. radial zur Mittelachse der Spindel/Mutter-Anordnung angeordnet ist. Ein solches stiftförmiges Festkörperbauteil kann in einer zu einem Spindelgewinde der Gewindepaarung offenen Bohrung der Spindel/Mutter-Anordnung verschieblich angeordnet sein, um bei zunehmendem Verschleiß immer wieder in Kontakt mit dem zu schmierenden Spindelgewinde kommen zu können. Zu dem letztgenannten Zweck kann ein stiftförmiges Festkörperbauteil elastisch in Richtung auf das Spindelgewinde vorgespannt sein, um im Wesentlichen ständig mit dem Spindelgewinde schmierend in Eingriff zu sein. Bei Bedarf können mehrere stiftförmige Festkörperbauteile zum Einsatz gelangen, beispielsweise zwei sich gegenüberliegende stiftförmige Festkörperbauteile, die gemäß einer Ausführungsform von einer gemeinsamen, die Spindel/Mutter-Anordnung umgreifenden Bügelfeder elastisch in Richtung auf das Spindelgewinde vorgespannt sein können.
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Zur grundsätzlichen Reibungsverminderung ist es bekannt, die Gewindepaarung einer Spindelmutteranordnung als Kugelgewindepaarung auszuführen, d. h. zwischen dem Spindelgewinde und dem Muttergewinde Kugeln anzuordnen. Erfindungsgemäß kann dann, wenn die Gewindepaarung eine solche Kugelgewindepaarung ist, das Festkörperbauteil durch zumindest eine Kugel des Kugelgewindes gebildet sein. Denkbar sind beispielsweise Kugeln aus Graphit oder Polytetrafluorethylen, die zwischen den übrigen, meist aus Stahl bestehenden Kugeln des Kugelgewindes angeordnet sind und beim Abrollen in der Kugelgewindepaarung immer von neuem schmierend wirken. Da in einem Kugelgewinde an den Kugeln lediglich Rollreibung auftritt, ist der Verschleiß solcher kugelförmiger schmierender Festkörperbauteile gering und ihre Lebensdauer daher ausreichend groß.
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Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse hat das schmierende Festkörperbauteil eine Haupterstreckungsrichtung, die entlang bzw. parallel zu der Mittelachse der Spindel/Mutter-Anordnung verläuft. Bei solchen Ausführungsformen kann das Festkörperbauteil beispielsweise die Gestalt eines Rings oder einer Hülse haben, wobei der Ring oder die Hülse ein Spindelgewinde der Gewindepaarung der Spindel/Mutter-Anordnung auf einem Teil seiner Längserstreckung umgibt. Ein solches ring- oder hülsenförmiges Festkörperbauteil kann elastisch sein und einen Innendurchmesser haben, der kleiner als ein korrespondierender Außendurchmesser des Spindelgewindes ist. Beim Zusammenbau der Spindel/Mutter-Anordnung wird das elastische Festkörperbauteil dann elastisch verformt, d. h. sein Innendurchmesser wird aufgeweitet, wodurch einerseits eine gute Anlage am zu schmierenden Spindelgewinde gewährleistet ist und andererseits aufgrund der elastischen Vorspannung zum Spindelgewinde hin eine Verschleißkompensation des Festkörperbauteils stattfindet. Bei anderen Ausführungsformen mit ring- oder hülsenförmigem Festkörperbauteil kann das Festkörperbauteil starr sein und ein Innendurchmesser des Festkörperbauteils kann geringfügig größer als ein korrespondierender Außendurchmesser des Spindelgewindes sein. Auf diese Weise ist ein Zusammenbau der Spindel/Mutter-Anordnung mit wenig Kraft möglich, wobei dennoch eine gute Schmierung des Spindelgewindes sichergestellt ist, da es im Betrieb der Spindel/Mutter-Anordnung zu einem leichten Verkippen von Mutter und Spindel relativ zueinander kommt, wodurch das Spindelgewinde immer wieder in schmierenden Kontakt mit dem Festkörperbauteil gerät.
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Bei noch anderen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse ist das Festkörperbauteil leistenförmig und in einer Längsnut der Spindel oder der Mutter gehalten. An der Spindel oder der Mutter können mehrere Längsnuten ausgebildet sein, so dass mehrere leistenförmige Festkörperbauteile in jeweils einer zugehörigen Längsnut an der Spindel oder der Mutter angebracht sind. Wenn die Spindel und die Mutter jeweils wenigstens eine Längsnut aufweisen, können leistenförmige Festkörperbauteile an der Spindel und der Mutter angebracht sein. Vorzugsweise erstreckt sich das oder jedes leistenförmige Festkörperbauteil über die gesamte Länge des Spindel- oder Muttergewindes. Das bzw. jedes leistenförmige Festkörperbauteil kann wie zuvor im Zusammenhang mit ring- oder hülsenförmigen Festkörperbauteilen beschrieben elastisch mit Übermaß oder starr ausgebildet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung von Ausführungsformen mit leistenförmigem Festkörperbauteil ist die Anzahl von Längsnuten im Spindelgewinde oder Muttergewinde größer als die Anzahl leistenförmiger Festkörperbauteile. Wenigstens eine Längsnut bleibt somit frei und kann als Entlüftungskanal dienen, der den Innenraum der Spindel/Mutter-Anordnung mit der äußeren Umgebung verbindet, was insbesondere bei einem Bremsflüssigkeitswechsel wichtig ist. Bisher notwendige, zu diesem Zweck vorgesehene Entlüftungsbohrungen der Spindel/Mutter-Anordnung können dadurch entfallen. Als Entlüftungskanal dienende, freibleibende Längsnuten können entweder im Spindelgewinde oder im Muttergewinde oder auch in beiden Gewinden vorgesehen werden.
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Zu einer weiteren Verbesserung der Entlüftbarkeit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse kann ein zur Anlage an dem Bremskolben bestimmter Ringflansch der Spindel/Mutter-Anordnung an seinem Außenumfang wenigstens eine Kerbe aufweisen, die axial diesseits und jenseits des Ringflansches befindliche Bereiche der Spindel/Mutter-Anordnung fluidleitend miteinander verbindet. Die wenigstens eine Kerbe kann bei der Herstellung des Ringflansches eingeprägt oder eingeformt werden und verhindert, dass sich bei einer Anlage des Ringflansches am Bremskolben zwischen dem Bremskolben und der Spindel/Mutter-Anordnung eine abgeschlossene Kammer bildet.
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Die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen mit freibleibenden Längsnuten im Spindel- und/oder Muttergewinde der Spindel/Mutter-Anordnung und wenigstens einer Kerbe im Ringflansch der Spindel/Mutter-Anordnung können zur Verbesserung der Entlüftbarkeit einer Fahrzeugbremse mit einer Spindel/Mutter-Anordnung auch ohne ein schmierendes Festkörperbauteil verwendet werden.
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Bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse mit einem Muttergewinde, das mehrere parallele, über den Umfang des Muttergewindes verteilt angeordnete Längsnuten aufweist, die sich über die gesamte Länge des Muttergewindes erstrecken, kann die Mutter in Bereichen, die auf ihrer Innenseite mit dem Muttergewinde versehen sind, einen Außendurchmesser haben, der durch Rotten in Längsrichtung gegenüber dem Außendurchmesser verkleinert ist, den die Mutter in den übrigen Bereichen hat. Eine solche Ausgestaltung ist dahingehend vorteilhaft, dass der Innendurchmesser eines Mutterrohbauteils durch ein von außen erfolgendes Rollen in Längsrichtung in denjenigen Bereichen reduziert werden kann, die später das Muttergewinde tragen sollen. Auf diese nach dem Rollen noch gewindelosen Bereiche kann dann durch Einführen eines Gewinderollwerkzeuges in die Mutter das gewünschte Muttergewinde aufgerollt werden. Dadurch kann eine spanende, potentiell zu störenden Rückständen führende Bearbeitung der Mutter umgangen werden. Eine solche Ausgestaltung lässt sich ebenfalls unabhängig von dem Vorhandensein eines oder mehrerer schmierender Festkörperbauteile einsetzen.
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Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse werden im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Querschnitt durch eine aus dem Stand der Technik bekannte, als Scheibenbremse ausgeführte, hydraulisch betätigbare Fahrzeugbremse mit einer elektromotorisch betätigbaren Feststellbremse,
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2 einen Querschnitt einer weiteren aus dem Stand der Technik bekannten, hydraulisch betätigbaren Fahrzeugscheibenbremse mit einer mechanischen Feststellbremse, die durch eine Kugelrampenanordnung betätigbar ist,
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3 einen Längsschnitt durch eine Mutter einer Spindel/Mutter-Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse,
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4 eine teilgeschnittene Rückansicht der Spindelmutter aus 3,
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5 einen Längsschnitt durch eine Mutter einer Spindel/Mutter-Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse,
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6 eine Draufsicht auf eine Spindel/Mutter-Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse,
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7 eine räumliche Darstellung der im Ausführungsbeispiel gemäß 6 zum Einsatz kommenden Spindel,
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8 eine teilweise längsgeschnittene Ansicht einer Spindel/Mutter-Anordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse,
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9 den Schnitt IX-IX aus 8,
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10 eine abgewandelte Spindelmutter, die in einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse verwendet werden kann, und
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11 eine teilweise aufgebrochene, räumliche Ansicht einer Spendel/Mutter-Anordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse.
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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 nur in 2 dargestellte Bremsscheibe 16 übergreift.
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In dem Gehäuse 12 befindet sich eine Hydraulikkammer 18, in der ein Bremskolben 20 abdichtend und entlang seiner Mittellängsachse A verschieblich aufgenommen ist. Zur Versorgung der Hydraulikkammer 18 mit Hydraulikfluid ist außen an der Fahrzeugbremse 10 ein Anschluss 22 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 18 unter Druck gesetzt, so dass sich der Bremskolben 20 entlang der Achse A nach links verschiebt, um Reibbeläge 24, 26 mit der Bremsscheibe 16 in Reibungseingriff zu bringen. Wird die Betätigung der Bremsdruckgebereinheit beendet, kann Hydraulikfluid aus der Hydraulikkammer 18 wieder zurück in Richtung der Bremsdruckgebereinheit strömen, so dass der Bremskolben 20 sich längs der Achse A zurückverschiebt, um die Reibbeläge 24, 26 außer Eingriff mit der Bremsscheibe zu bringen. Ein mit 28 bezeichnetes, radial umlaufendes Dichtelement, das den Bremskolben 20 in der Hydraulikkammer 18 abdichtet, unterstützt die Rückstellung des Bremskolben 20, indem es nach dem ”Rollback”-Prinzip eine elastische Rückstellkraft auf den Bremskolben 20 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 30 bezeichnete Spindel/Mutter-Anordnung vorhanden, die eine koaxial zur Achse A angeordnete Spindel 32 mit einem als Außengewinde ausgeführten Spindelgewinde 34 und eine im Wesentlichen hülsenförmige Mutter 36 aufweist, die hier aus zwei Teilen 36a, 36b besteht und mit einem zum Spindelgewinde 34 passenden, als Innengewinde ausgeführten Muttergewinde 38 versehen ist.
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Wie aus 1 zu erkennen, nimmt der Außendurchmesser des Teils 36a zu einem in 1 rechten Ende wie dargestellt etwas zu, wobei an dem rechten Ende eine radiale Abstützfläche ausgebildet ist, mit der sich die Spindel/Mutter-Anordnung 30 über ein hier als Nadellager 40 ausgeführtes Axiallager drehbar am Gehäuse 12 der Fahrzeugbremse 10 abstützt. Die Mittellängsachse A des Bremskolbens 20 ist auch die Mittellängsachse der Spindel 32 sowie der Teile 36a und 36b der Mutter 36. Mittels eines Anschlusses 42, der hier die Gestalt eines Innenvielnutprofils hat, für einen externen Drehantrieb kann ein hier nicht dargestellter Drehantrieb die Spindelmutter 36 in beide Drehrichtungen drehen, um die Spindel 32 aus der Mutter 36 heraus- oder in die Mutter 36 hineinzuschrauben und dadurch die wirksame Länge der Spindel/Mutter-Anordnung 30 zu ändern. Dies funktioniert bei der in 1 gezeigten Ausführungsform allerdings nur, wenn die Spindel 32 gegen ein Mitdrehen gesichert ist. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, dass die Spindel 32 einen pilzförmigen Spindelkopf 44 hat, der an seinem Außenumfang mit mehreren radialen Vorsprüngen 46 versehen ist, die in axiale Nuten 48 eingreifen, welche auf einer inneren Umfangsfläche des hohlzylindrischen Bremskolbens 20 vorhanden sind. Durch das Zusammenspiel der radialen Vorsprünge 46 mit den axialen Nuten 48 wird der Spindelkopf 44 axial im Bremskolben 20 verdrehsicher geführt.
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Die Spindel/Mutter-Anordnung 30 dient demnach dazu, eine Drehbewegung der Spindelmutter 36 in eine Translationsbewegung der Spindel 32 umzusetzen, um auf diese Weise den Bremskolben 20 zur Bremsscheibe 16 zu bewegen und die Reibbeläge 24, 26 gegen die Bremsscheibe 16 zu pressen (Feststellbremsfunktion).
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Zum Drehantreiben der Spindelmutter 36 kann beispielsweise ein Elektromotor (nicht dargestellt) dienen, der mittels einer komplementär zum Drehanschluss 42 ausgebildeten Abtriebswelle seine Drehbewegung auf die Spindelmutter 36 übertragen kann. Wenn die Spindel 32 durch Drehen der Spindelmutter 36 aus Letzterer herausgeschraubt wird, kommt eine Oberseite des Spindelkopfes 44 in Kontakt mit einer Unterseite eines Bodens 50 des Bremskolbens 20 und kann dann eine Feststellkraft übertragen. Zum Lösen einer durch Längenvergrößerung der Spindel/Mutter-Anordnung 30 festgestellten Fahrzeugbremse 10 muss die Spindelmutter 36 in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden. Die Spindel 32 schraubt sich dann wieder in die Mutter 36 hinein und der Spindelkopf 44 löst sich von der Unterseite des Kolbenbodens 50, wodurch keine Feststellkraft mehr auf den Bremskolben 20 übertragen wird.
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Wie bereits beschrieben, ist im Betrieb der Fahrzeugbremse 10 die Hydraulikkammer 18 mit Hydraulikfluid gefüllt, dessen Druck dafür sorgt, dass sich der Bremskolben 20 zum Anpressen der Reibbeläge 24, 26 an die Bremsscheibe 16 verschiebt. Damit die gesamte Querschnittsfläche des Bremskolbens 20 unter Hydraulikdruck gesetzt werden kann, sind bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Spindel/Mutter-Anordnung 30 im ersten Teil 36a der Spindelmutter 36 mehrere radiale Bohrungen 52 (siehe 1) vorgesehen, durch die der Innenraum der Spindel/Mutter-Anordnung 30 entlüftet und mit Hydraulikfluid befüllt werden kann.
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In 2 ist eine der Ausführungsform in 1 ähnliche Schwimmsattelscheibenbremse für Fahrzeuge dargestellt, die für Betriebsbremsungen hydraulisch betätigbar ist und zur Realisierung einer Park- oder Feststellbremsfunktion mit einer mechanischen Feststellbremsenbaugruppe ausgestattet ist. Im Unterschied zur elektromotorisch betätigbaren Feststellbremsenbaugruppe der in 1 gezeigten Ausführungsform erfolgt eine Betätigung der Feststellbremse der in 2 wiedergegebenen Ausführungsform mittels einer der Spindel/Mutter-Anordnung 30 funktionell vorgeschalteten Kugelrampenanordnung 54, die aus zwei koaxial zueinander angeordneten, relativ zueinander verdrehbaren Kugelrampenscheiben 56 und 58 besteht, in deren einander zugewandten Flächen in Umfangsrichtung verlaufende, wannenartige Kugelrampen 60 ausgebildet sind, in denen Kugeln 62 lagern. Während die Kugelrampenscheibe 56 drehfest im Gehäuse 12 der Fahrzeugbremse 10 montiert ist, kann die Kugelrampenscheibe 58 über eine mit ihr verbundene Welle 64 und einen daran angebrachten Hebel 66 gegenüber der Kugelrampenscheibe 56 verdreht werden, beispielsweise mittels eines nicht dargestellten, im Innenraum eines Kraftfahrzeug angeordneten Handbremshebels, dessen Schwenkbewegung durch Bowdenzüge auf den Hebel 66 übertragen wird. Bei einem Verdrehen der Kugelrampenscheibe 58 laufen die Kugeln 62 die Kugelrampen 60 hinauf und spreizen dadurch die beiden Kugelrampenscheiben 56, 58 axial auseinander, d. h. die vom Hebel 66 initiierte Drehbewegung der Welle 64 wird in eine axial gerichtete Hubbewegung umgesetzt, die von der Kugelrampenscheibe 58 auf die Spindel/Mutter-Anordnung 30 übertragen wird. Die Spindel/Mutter-Anordnung 30, die über eine Konusfläche 68 ihrer Mutter 36 in Anlage am Bremskolben 20 ist, drückt bei betätigter Feststellbremse über den Bremskolben 20 den Reibbelag 24 gegen die Bremsscheibe 16. Aufgrund der bei einer Schwimmsattelscheibenbremse auftretenden, einem Fachmann bekannten Reaktionskräfte wird über den Schwimmsattel 14 dann auch der Reibbelag 26 gegen die Bremsscheibe 16 gepresst.
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Damit die Feststellbremse auch bei sich abnutzenden, d. h. dünner werdenden Reibbelägen
24,
26 noch ihre vorgesehene Funktion hat, ist eine allgemein mit
70 bezeichnete Nachstelleinrichtung vorhanden, mittels der die wirksame Länge der Spindel/Mutter-Anordnung
30 vergrößert werden kann, um auch dünner gewordene Reibbeläge
24,
26, noch fest genug gegen die Bremsscheibe
16 pressen zu können. Die genaue Funktion dieser Nachstelleinrichtung
70, die Fachleuten auf dem Gebiet im Übrigen bekannt ist, ist in der
DE 10 2008 036 618 A1 beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt hiermit Bezug genommen wird. Erwähnt sei deshalb an dieser Stelle nur, dass die Konusfläche
68 der Spindelmutter
36 bei sich abnutzenden Reibbelägen
24,
26 zeitweilig den Kontakt mit dem Bremskolben
20 verliert. Mittels Federkraft wird dann dafür gesorgt, dass die Mutter
36 sich soweit aus der Spindel
32 herausschraubt, bis die Konusfläche
68 wieder in Anlage mit dem Bremskolben
20 gerät. Eine Gewindepaarung zwischen der Spindel
32 und der Mutter
36 ist hierzu selbsthemmungsfrei gestaltet.
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Wie bereits erwähnt, vergrößert sich im Laufe der Zeit die Reibung der Gewindepaarung zwischen der Spindel 32 und der Mutter 36 der Spindel/Mutter-Anordnung 30. Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele einer Fahrzeugbremse 10 erläutert, bei denen ein solcher Reibungsanstieg dauerhaft verhindert ist.
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Bei einem ersten, in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind hierzu in der Mutter 36 im Bereich des Muttergewindes 38 zwei radial verlaufende, sich gegenüberliegende und zum hier nicht dargestellten Spindelgewinde hin offene Bohrungen 72, 73 vorhanden, in denen je ein stiftförmiges, hier zylindrisches Festkörperbauteil 74 verschiebbar aufgenommen ist. Das Festkörperbauteil 74 hat wie alle weiteren, im Folgenden noch beschriebenen Festkörperbauteile schmierende Eigenschaften. Es kann hierzu aus einem Festschmierstoff wie z. B. Graphit, Polytetrafluorethylen etc. bestehen oder es kann ein Trägermaterial oder eine Matrix aufweisen, die wenigstens einen Schmierstoff enthält, beispielsweise Molybdändisulfid, Graphit, Polytetrafluorethylen etc.
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Bei zusammengebauter Spindel/Mutter-Anordnung 30 stehen die radial inneren Stirnflächen der beiden stiftförmigen Festkörperbauteile 74 in reibendem Kontakt mit dem Spindelgewinde 34 der Spindel 32, wodurch bei einer Relativdrehung zwischen Spindel 32 und Mutter 36 immer wieder Schmierstoff von den stiftförmigen Festkörperbauteilen 74 auf das Spindelgewinde 34 übertragen wird. Bei dem in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel drückt eine Bügelfeder 76 auf die radial äußeren Stirnflächen der stiftförmigen Festkörperbauteile 74, wodurch die Festkörperbauteile 74 elastisch radial einwärts und damit in Richtung auf das Spindelgewinde 34 vorgespannt sind. Bei sich durch allmählichen Abrieb verkürzenden Festkörperbauteilen 74 rücken diese aufgrund der elastischen Vorspannung durch die Bügelfeder 76 kontinuierlich nach, d. h. sie werden in die Bohrungen 72, 73 hinein verschoben und stehen somit immer in Kontakt mit dem zu schmierenden Spindelgewinde 34.
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In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines schmierenden Festkörperbauteils 78 gezeigt, dessen Haupterstreckungsrichtung im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel entlang der Mittelachse A verläuft und das eine hohlzylindrische, hülsenförmige Gestalt hat. Das hülsenförmige Festkörperbauteil 78 ist in der Mutter 36 in einem Abschnitt ihrer Axialerstreckung angeordnet, der bei zusammengebauter Spindel/Mutter-Anordnung 30 vom Spindelgewinde 34 durchsetzt wird. Das Festkörperbauteil 78 umgibt somit das Spindelgewinde 34 auf einem Teil seiner Längserstreckung.
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Wie in 5 dargestellt ist ein Innendurchmesser des Festkörperbauteils 78 kleiner als ein korrespondierender Außendurchmesser des mit dem Muttergewinde 38 zusammenwirkenden Spindelgewindes 34. Weil das dargestellte Festkörperbauteil 78 aus elastischem Material besteht, wird sein Innendurchmesser beim Einführen der Spindel 32 in die Mutter 36 radial aufgeweitet und legt sich mit radialer Vorspannung an das Spindelgewinde 34 an. Diese radiale Vorspannung sorgt über lange Zeit für ein sattes Anliegen des Festkörperbauteils 78 am Spindelgewinde 34 und damit für eine langandauernde, gute Schmierung der aus Spindelgewinde 34 und Muttergewinde 38 bestehenden Gewindepaarung.
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Bei einer nicht dargestellten, abgewandelten Ausführungsform des hülsenförmigen Festkörperbauteils 78 besteht dieses aus einem starren Material und sein Innendurchmesser ist geringfügig größer als der korrespondierende Außendurchmesser des Spindelgewindes 34. Zwar liegt bei einer solchen Ausführungsform das hülsenförmige Festkörperbauteil 78 nicht satt am Spindelgewinde 34 an, jedoch kommt es im Betrieb der Spindel/Mutter-Anordnung 30 regelmäßig zu einer Relativverkippung zwischen Spindel 32 und Mutter 36, was zur Folge hat, dass das Spindelgewinde 34 immer wieder in reibenden Kontakt mit der Innenseite des Festkörperbauteils 78 gerät, wodurch immer wieder Schmierstoff von dem Festkörperbauteil 78 auf das Spindelgewinde 34 übertragen wird.
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Die 6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer mit wenigstens einem schmierenden Festkörperbauteil versehenen Spindel/Mutter-Anordnung 30 einer Fahrzeugbremse 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Spindelgewinde 34 zumindest eine Längsnut 80 ausgespart (siehe 7), in der ein leistenförmiges Festkörperbauteil 82 gehalten ist (siehe 6), beispielsweise eingeklemmt ist. Wie 7 zeigt, erstreckt sich die Längsnut 80 über die gesamte Länge des Spindelgewindes 34, so dass im Betrieb der Feststellbremse eine permanente Schmierung der gesamten Gewindepaarung erfolgt, Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das leistenförmige Festkörperbauteil 82 aus elastischem Material mit Übermaß gefertigt sein und wird dann beim Zusammenbauen von Spindel 32 und Mutter 36 radial komprimiert, oder es kann mit geringfügigem Untermaß aus starrem Material bestehen und kommt dann bei jeder Relativverkippung zwischen Spindel 32 und Mutter 36 in schmierenden Eingriff. Obwohl nicht dargestellt können mehrere Längsnuten 80 und auch mehrere leistenförmige Festkörperbauteile 82 in der Spindel/Mutter-Anordnung 30 vorhanden sein. Wenn mehrere Längsnuten 80 im Spindelgewinde 34 ausgespart sind und nicht alle Längsnuten 80 durch leistenförmige Festkörperbauteile 82 belegt sind, kann jede freie Längsnut 80 in vorteilhafter Weise als Entlüftungskanal dienen, wodurch die in 1 gezeigten, radialen Bohrungen 52 entfallen können.
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Die 8 und 9 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem analog zum dritten Ausführungsbeispiel eine oder mehrere Längsnuten 84 im Muttergewinde 38 ausgespart sind. Der in 9 wiedergegebene Querschnitt durch die Mutter 36 im Bereich des Muttergewindes 38 zeigt fünf Längsnuten 84. Wie zuvor erläutert, müssen nicht alle Längsnuten 84 mit leistenförmigen Festkörperbauteilen 82 ausgefüllt werden, sondern es können eine oder mehrere Längsnuten 84 freibleiben, um als Entlüftungskanäle zu dienen.
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Auf der zunächst zylindermantelförmigen Außenseite der Mutter 36 sind kanalartige Vertiefungen oder Bereiche 85 ausgeformt, die mittels eines Rollwerkzeuges durch Rollen in Längsrichtung, d. h. im Wesentlichen parallel zur Achse A, dort ausgebildet werden, wo sich später innen in der Mutter 36 die das Muttergewinde 38 tragenden Bereiche befinden sollen. Mit anderen Worten, der Innendurchmesser eines Mutterrohbauteils (nicht gezeigt) wird durch ein von außen erfolgendes Rollen in Längsrichtung in denjenigen Bereichen reduziert werden, die später das Muttergewinde tragen. Auf diese nach dem Rollen noch gewindelosen Bereiche wird dann durch Einführen eines Gewinderollwerkzeuges in die Mutter 36 das gewünschte Muttergewinde 38 aufgerollt. Rückstände aus einer spanenden Bearbeitung sind so vermieden.
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Das dritte und das vierte Ausführungsbeispiel kann miteinander kombiniert werden, d. h. es können Längsnuten 80 bzw. 84 und leistenförmige Festkörperbauteile 82 sowohl an der Spindel 32 als auch an der Mutter 36 vorhanden sein, jedoch ist dies zur Erzielung einer einwandfreien Schmierung nicht erforderlich.
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10 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung der Spindelmutter 36 aus 8, bei der an einem zur Anlage an dem Bremskolben 20 bestimmten Ringflansch 86 außen mehrere Kerben 88 ausgebildet sind, beispielsweise durch Prägen. Die Kerben 88 verbinden axial diesseits und jenseits des Ringflansches 86 befindliche Bereiche der Spindel/Mutter-Anordnung 30 fluidleitend miteinander und gewährleisten somit eine gute Entlüftbarkeit einer Fahrzeugbremse 10, die mit einer solchen Spindelmutter 36 ausgestattet ist.
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11 schließlich zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Spindel/Mutter-Anordnung 30, bei der die Gewindepaarung als Kugelgewindepaarung ausgeführt ist. Zwischen dem Spindelgewinde 34 und dem Muttergewinde 38 ist eine Vielzahl von Kugeln 90 angeordnet, von denen eine oder mehrere Kugeln 92 als schmierendes Festkörperbauteil dienen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008036618 A1 [0038]
