DE102012006088A1

DE102012006088A1 - Schiebesattel-Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102012006088A1
Application number: DE201210006088
Authority: DE
Inventors: Alexander Asen; Jens Fricke; Johann Iraschko; Michael PESCHEL; Christian Stöger
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: DE102012006088B4

Abstract

Eine Scheibenbremse eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges weist einen eine Bremsscheibe (4) übergreifenden und relativ zu einem ortsfesten Bremsträger (2) und axial zur Bremsscheibe (4) verschiebbar gelagerten Bremssattel (3) auf, mindestens zwei Bremsbeläge (5), wobei jeweils mindestens ein Bremsbelag (5) zuspannseitig und mindestens ein Bremsbelag (5) rückseitig der Bremsscheibe (4) angeordnet ist, eine Brücke (6), auf welche ein Drehhebel einwirkt, wenigstens einen an der Brücke (6) angeordneten oder ausgebildeten Gewindetrieb/Zuspannstempel aus einer Antriebshülse (15) und einem Gewindestempel (9), eine Einrichtung zur Erfassung eines Brückenhubs, wobei die Einrichtung zur Erfassung des Brückenhubs einen den Verschiebeweg der Brücke (6) erfassenden Hubsensor an einem von einem Bremsbelag (5) abgewandten Ende des wenigstens einen Gewindetriebes aufweist, wobei ein erstes Hubsensorbauteil (18) am Bremssattel (3) befestigt ist und in Verbindung mit einem an der Brücke (6) oder an einem fest mit der Brücke (6) verbundenden Bauteil (15) anliegenden zweiten Hubsensorbauteil (16) steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiebesattel-Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass bei druckluftbetätigten Scheibenbremsen mit Schiebesattel und einer Brücke die Zuspannkraft von einem Pneumatikzylinder erzeugt und über einen Hebelmechanismus verstärkt wird.
Von dem Hebel dieses Hebelmechanismus wird die Kraft dabei über eine Brücke auf zwei Zuspannstempel verteilt, welche auf einen von der Bremsscheibe der Scheibenbremse aus betrachtet zuspannseitigen Bremsbelag wirken.
Bei einem solchen Bremsvorgang wird auch der Bremssattel relativ zur Bremsscheibe verschoben, wobei eine Reaktionskraft am Sattelrücken entsteht. Durch diese Reaktionskraft am Sattelrücken werden sowohl der zuspannseitige Bremsbelag als auch der auf der Rückseite der Bremsscheibe vorgesehene Bremsbelag gegen die Bremsscheibe gedrückt, die nach Überwindung eines zwischen Bremsscheibe und den Bremsbelägen vorhandenen Lüftspiels durch Reibung ein Bremsmoment erzeugen.
Beim anschließenden Lösen der Scheibenbremse werden die Bremsbeläge nicht aktiv vom Reibring der Bremsscheibe wegbewegt. Vielmehr wird der Freigang der Bremsscheibe, d. h. das Lüftspiel zu den Bremsbelägen durch einen Scheibenschlag oder andere dynamische Krafteinwirkungen von außen, beispielsweise in Folge von Fahrbahnunebenheiten, erzeugt.
Um ein möglichst geringes Restschleifmoment der Scheibenbremse zu erreichen und möglichst ein Heißlaufen durch permanentes Anliegen der Bremsbeläge an der Bremsscheibe zu vermeiden, dürfen die Bremsbeläge bei unbetätigter Bremse nicht an die Bremsscheibe gedrückt werden. Dafür wird üblicherweise ein Lüftspiel von etwa 0,8 mm konstruktiv vorgesehen.
Während eines Bremsvorgangs wird auch die Brücke der Scheibenbremse axial zur Bremsscheibe bewegt, wobei dieser Brückenhub zunächst den Bereich des Lüftspiels überwindet. Sobald das Lüftspiel überwunden ist, erzeugt der Brückenhub die gewünschte Zuspannkraft.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Ablauf eines solchen Bremsvorgangs weiter zu verbessern und insbesondere eine Möglichkeit zur Erfassung des Brückenhubs bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Schiebesattel-Scheibenbremse weist einen eine Bremsscheibe übergreifenden und relativ zu einem ortsfesten Bremsträger und axial zur Bremsscheibe verschiebbar gelagerten Bremssattel auf, mindestens zwei Bremsbeläge, wobei jeweils mindestens ein Bremsbelag zuspannseitig und mindestens ein Bremsbelag rückseitig der Bremsscheibe angeordnet ist, eine Brücke, auf welche ein Drehhebel einwirkt, wenigstens einen an der Brücke angeordneten oder ausgebildeten, eine Antriebshülse und einen Gewindestempel aufweisenden, Gewindetrieb, sowie eine Einrichtung zur Erfassung eines Brückenhubs, wobei die Einrichtung zur Erfassung des Brückenhubs erfindungsgemäß einen den Verschiebeweg der Brücke erfassenden Hubsensor an einem von einem Bremsbelag abgewandten Ende des wenigstens einen Gewindetriebs aufweist, wobei ein erstes Hubsensorbauteil am Bremssattel befestigt ist und in Verbindung mit einem an der Brücke oder an einem fest mit der Brücke verbundenen Bauteil anliegenden zweiten Hubsensorbauteil steht. Dadurch ist in einfacher Weise ein Rückschluss auf das vorhandene Lüftspiel sowie die erzeugte Zuspannkraft ermöglicht.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Hubsensor in einer Sattelöffnung des Bremssattels angeordnet, auf einer der Bremsscheibe abgewandten Seite des Gewindetriebs. Dadurch ist eine einfache Montage eines solchen Hubsensors im unbetätigten Zustand der Scheibenbremse ermöglicht, ohne dass ein anderes Bauteil oder Komponenten der Scheibenbremse in eine andere Lage gebracht werden müssen.
Das erste Hubsensorbauteil des Hubsensors ist vorteilhaft in ein den Nachstellweg der Gewindestempel erfassendes Verschleißsensorgehäuse integriert und vorzugsweise als an dem Verschleißsensorgehäuse befestigte und mit einer Verschleißsensorplatine verbundene Hubsensorplatine ausgebildet. Dadurch muss für den Hubsensor kein zusätzlicher Bauraum vorhanden sein oder geschaffen werden.
Das zweite Hubsensorbauteil ist bevorzugt als federbelastet an die Brücke oder an ein fest mit der Brücke verbundenes Bauteil, insbesondere eine Antriebshülse, die sich auf einer der Bremsscheibe abgewandten Seite des Gewindetriebs an der Brücke anstützt, angedrücktes Tastelement ausgebildet.
Der Hubsensor kann dabei sowohl als Linearsensor, bei dem das erste Hubsensorbauteil gegenüber dem zweiten Hubsensorbauteil linear verschiebbar ist, als auch als Drehsensor ausgebildet sein, wobei bei ersterem das zweite Hubsensorbauteil als zylindrischer Stab mit einer Kontur auf seiner Mantelfläche ausgebildet ist, mit der das zweite Hubsensorbauteil in einer Winkelstellung zum ersten Hubsensorbauteil gehalten ist.
Damit lässt sich der Brückenhub über ein geeignetes Messprinzip, beispielsweise über ein Potentiometer, Hallsensor, GMR-Sensor oder dergleichen in einfacher Weise erfassen.
Das an einem solchen Potentiometer erzeugte Spannungssignal, hier die Spannungsamplitude, kann dabei einen linearen, progressiven oder auch degressiven Verlauf zum Brückenhub aufweisen. Das Messprinzip und die Auslegung der Bauteile des Hubsensors lassen sich auch in einfacher Weise auf die speziellen Anforderungen, insbesondere die hohe Bewegungsgeschwindigkeit, Betätigungsanzahl und Signalauflösung bzw. Messgenauigkeit abstimmen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen pneumatisch betätigten Scheibenbremse in einer Draufsicht;
2 eine Detailansicht der Scheibenbremse aus 1 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht
3 eine Schnittansicht eines nochmals vergrößerten Details zur Darstellung des Hubsensors und
4 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungemäßen Hubsensors
In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Scheibenbremse, Bremssattel, Hubsensor und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, das heißt, durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
In der 1 ist in einer teilweise aufgerissenen Draufsicht eine Ausführungsvariante einer Schiebesattel-Scheibenbremse gezeigt, mit einer Bremsscheibe 4 und einem einen Teil der Bremsscheibe 4 umgreifenden, ortsfesten Bremsträger 2. Die Bremsscheibe 4 wird von einem Bremssattel 3 überspannt.
Beiderseits der Bremsscheibe 4 sind Bremsbeläge 5 angeordnet. Mit Hilfe einer Zuspannvorrichtung, welche im Wesentlichen vorzugsweise eine Kolbenstange eines pneumatisch oder elektromotorisch oder federbetätigten Bremszylinders (nicht gezeigt) sowie einen bewegbaren Drehhebel 25 aufweist, dessen Kraft bei einem Zuspannvorgang über eine Brücke 5 auf zwei Gewindestempel verteilt, welche auch dem zuspannseitigen Bremsbelag 5 drücken, Der reaktionsseitige Bremsbelag 5 wird dabei mit dem verschieblichen Bremssattel 3 gegen die Bremsscheibe 4 gezogen.
Der ein- oder mehrteilige Bremssattel 3 ist als Schiebesattel ausgebildet, der auf einen Bremsträger 2, beispielsweise einen Lagerbolzen, verschiebbar geführt ist.
Nach Überbinden eines zwischen den Bremsbelägen 5 und der Bremsscheibe 4 vorgesehenen Lüftspiels erzeugen die Bremsbeläge 5 durch Andrücken an die Bremsscheibe 4 durch die Reibung ein Bremsmoment.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, weisen die Zuspannstempel jeweils eine Gewindehülse 22, einen Gewindestempel 9 und jeweils wenigstens ein an dem Gewindestempel 9 angeordnetes Druckstück 7 auf (1). Die Bauteiluntergruppe, die wenigstens oder ausschließlich aus der Gewindehülse 22 und dem Gewindestempel 9 besteht, wird dabei nachfolgend auch als Gewindetrieb bezeichnet. Diese Anordnung ist bevorzugt, da die zwei Zuspannstempel eine gleichmäßige Kraftverteilung zuspannen und einen weitestgehend gleichmäßigen Verschleiß, insbesondere des zuspannseitigen Bremsbelags 5 sicher stellen. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Variante beschränkt.
Auf einer der Bremsscheibe 4 abgewandten Seite des Gewindetriebs ist, wie in 2 gezeigt, ein Hubsensor in einer Sattelöffnung 23 des Bremssattels 3 angeordnet, der der Erfassung des mit einem Bremsvorgang einhergehenden Brückenhubs erfasst.
Der Hubsensor selbst besteht im Wesentlichen aus einem ersten Hubsensorbauteil 18 und einem zweiten Hubsensorbauteil 16. Das erste Hubsensorbauteil 18 ist hier vorteilhaft als Hubsensorplatine ausgebildet, die bevorzugt in ein die Sattelöffnung 23 verschließendes Verschleißsensorgehäuse 10 integriert ist und über mindestens einen Kontakt 17 mit einer Verschleißsensorplatine 11 verbunden. Die Bauteile 10, 11 dienen dabei der Erfassung des Bremsbelag- und Bremsscheibensummenverschleißes über die Ermittlung des Nachstellwegs der Gewindespindel 9. Dies kann vorzugsweise über einen Potentiometer erfolgen, welches über die Drehung der Gewindehülsen und der die Gewindehülsen 9 umgreifenden Antriebshülse 15 den momentanen Verschleißzustand zensiert.
Denkbar ist natürlich auch die Anordnung des Hubsensors ohne Ausrüstung der Scheibenbremse mit einem Verschleißsensor im Bereich des Hubsensors.
Das erste Hubsensorbauteil 18 steht in Verbindung mit einem an der Brücke 6 oder an einem fest mit der Brücke 6 verbundenen Bauteil 15 anliegenden zweiten Hubsensorbauteil 16. Bei dem fest mit der Brücke 6 verbundenen Bauteil 15 handelt es sich dabei vorzugsweise um die bereits oben genannte Antriebshülse.
Das zweite Hubsensorbauteil 16 ist hier vorzugsweise als federbelastet an die Brücke 6 oder an einem fest mit der Brücke 6 verbundenes Bauteil 15, insbesondere die Antriebshülse, angedrücktes Tastelement ausgebildet.
Durch das direkt oder indirekt an die Brücke 6 angedrückte Tastelements des Hubs wird die Bewegung der Brücke auf das Tastelement übertragen, welches sich dann relativ zum ersten Hubsensorelement 18, hier der Hubsensorplatine 18 verschiebt.
Ein Schleifelement 21, das zwischen den ersten Hubsensorbauteil 18 und dem zweiten Hubsensorbauteil 16 angeordnet ist und an einem der beiden Hubsensorbauteile 16, 18 befestigt ist und das entsprechend andere Hubsensorbauteil 18, 16 berührt, ermöglicht das Abgreifen der Relativposition der beiden Hubsensorbauteile 18, 16 zueinander. Diese Positionsermittlung erfolgt dabei vorzugsweise durch ein Potentiometer, dessen Signal über das erste Hubsensorbauteil 18, hier die Hubsensorplatine, auf die Platine des Verschleißsensors übertragen und dort dem Verschleißsignal überlagert wird. Denkbar ist auch eine Ausbildung des Hubsensors als Hallsensor, induktiver Sensor, GMR-Sensor oder dergleichen.
Eine anschließende Auswertung der dadurch erzeugten Spannungsspitzen aus dem Brückenhub erfolgt vorzugsweise in einem EBS-(elektronisches Bremssystem)Steuergerät. Die erzeugte Spannungsamplitude für den Brückenhub lässt sich durch diesen separaten Hubsensor einfach darstellen. Das Spannungssignal kann dabei einen progressiven oder degressiven Verlauf zum Brückenhub aufweisen, um insbesondere den kritischen Übergangsbereich kurz vor Überbrückung des Lüftspiels genau erfassen zu können.
Das Andrücken des zweiten Hubsensorbauteils 16 an die Brücke 6 oder die Antriebshülse 15 erfolgt vorzugsweise durch eine in 3 dargestellte Spiralfeder. Je nach Gestaltung des Testelements ist aber auch ein anderes Federelement, beispielsweise eine Tellerfeder oder dergleichen einsetzbar. Das zweite Hubsensorbauteil 16 kann auch fest mit der Brücke 6 oder einem mit der Brücke 6 fest verbunden Bauteil 15 verbunden sein.
Der Hubsensor ist vorzugsweise als Linearsensor ausgebildet, wie es in 4 gezeigt ist, wobei das zweite Hubsensorbauteil als zylindrischer Stab mit einer Kontur 20 auf seiner Mantelfläche 24 ausgebildet ist, mit dem das zweite Hubsensorbauteil 16 in einer Winkelstellung zum ersten Hubsensorbauteil 18 gehalten wird.
Denkbar ist auch die Ausgestaltung des Hubsensors als Drehsensor. Dabei ist das zweite Hubsensorbauteil 16 bevorzugt als zylindrischer Stab mit einem Gewinde (nicht gezeigt), bevorzugt einem Steilgewinde, auf seiner Mantelfläche 24 ausgebildet ist, mit dem eine Verdrehung des zweiten Hubsensorbauteils 16 zum ersten Hubsensorbauteil 18 erfassbar ist. Zur Verbindung mit dem ersten Hubsensorbauteil 18 ist dazu beispielsweise das erste Hubsensorbauteil 18 ringförmig mit einem entsprechenden Steilgewinde an der Innenseite ausgebildet.
Das Messprinzip und die Auslegung des Hubsensorbauteils lassen sich in einfacher Weise auf die speziellen Anforderungen, wie hohe Bewegungsgeschwindigkeit, Betätigungsanzahl und Signalauflösung bzw. Messgenauigkeit abstimmen. Sowohl die Ausführung des Hubsensors als Linearsensor als auch die die in 3 und 4 dargestellte Anordnung als Drehsensor in eine einfache Montage des Hubsensors im betätigten Zustand der Scheibenbremse, ohne andere Bauteile oder Komponenten der Scheibenbremse künstlich in eine andere Lage bringen zu müssen.
Bezugszeichenliste

2: Bremsträger
3: Bremssattel
4: Bremsscheibe
5: Bremsbeläge
6: Brücke
7: Druckstück
9: Gewindespindel
10: Verschleißsensorgehäuse
11: Verschleißsensorplatine
15: Antriebshülse
16: Hubsensorbauteil
17: Kontakt
18: Hubsensorbauteil
20: Kontur
21: Greifelement
22: Gewindehülse
23: Sattelöffnung
24: Mantelfläche
25: Drehhebel

Claims

Schiebesattel-Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, aufweisend – einen eine Bremsscheibe (4) übergreifenden und relativ zu einem ortsfesten Bremsträger (2) und axial zur Bremsscheibe (4) verschiebbar gelagerten Bremssattel (3), – mindestens zwei Bremsbeläge (5), wobei jeweils mindestens ein Bremsbelag (5) zuspannseitig und mindestens ein Bremsbelag (5) rückseitig der Bremsscheibe (4) angeordnet ist, – eine Brücke (6), auf welche ein Drehhebel einwirkt, – wenigstens einen an der Brücke (6) angeordneten oder ausgebildeten eine Antriebshülse (22) und einem Gewindestempel (9) aufweisenden Gewindetrieb/Zuspannstempel, sowie – eine Einrichtung zur Erfassung eines Brückenhubs, dadurch gekennzeichnet, dass – die Einrichtung zur Erfassung des Brückenhubs einen den Verschiebeweg der Brücke (6) erfassenden Hubsensor an einem von einem Bremsbelag (5) abgewandten Ende des wenigstens einen Gewindetriebes aufweist, wobei ein erstes Hubsensorbauteil (18) am Bremssattel (3) befestigt ist und in Verbindung mit einem an der Brücke (6) oder an einem fest mit der Brücke (6) verbundenden Bauteil (15) anliegenden zweiten Hubsensorbauteil (16) steht.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubsensor in einer Sattelöffnung (23) des Bremssattels (3) angeordnet ist, auf einer der Bremsscheibe (4) abgewandten Seite des Gewindetriebs/Zuspannstempels.
Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hubsensorbauteil (18) des Hubsensors in ein den Nachstellweg der Gewindestempel (9) erfassendes Verschleißsensorgehäuse (10) integriert ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hubsensorbauteil (18) als an dem Verschleißsensorgehause (10) befestigte und mit einer Verschleißsensorplatine (11) verbundene Hubsensorplatine ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hubsensorbauteil (16) als federbelastet an die Brücke (6) oder an ein fest mit der Brücke (6) verbundenden Bauteil (15) angedrücktes Tastelement ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das als Tastelement ausgebildete zweite Hubsensorbauteil (16) an eine sich an der Brücke (6) abstützenden Antriebshülse (15) angedrückt ist.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubsensor als Potentiometer, Hallsensor, induktiver Sensor, GMR-Sensor ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubsensor als Linearsensor ausgebildet ist, wobei das erste Hubsensorbauteil (18) gegenüber dem zweiten Hubsensorbauteil (16) linear verschiebbar ist und eine Relativverschiebung der Hubsensorbauteile (16, 18) durch ein an einem der Hubsensorbauteile (16, 18) befestigtes und das andere Hubsensorbauteile (18, 16) berührendes Schleifelement (21) erfassbar ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hubsensorbauteil (16) als zylindrischer Stab mit einer Kontur (20) auf seiner Mantelfläche (24) ausgebildet ist, mit der das zweite Hubsensorbauteil (16) in einer Winkelstellung zum ersten Hubsensorbauteil (18) gehalten ist und eine Relativverschiebung der Hubsensorbauteile (16, 18) durch ein an einem der Hubsensorbauteile (16, 18) befestigtes und das andere Hubsensorbauteile (18, 16) berührendes Schleifelement (21) erfassbar ist.
Scheibenbremse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (20) als Abflachung ausgebildet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hubsensorbauteil (16) mit einer sich an dem Verschleißsensorgehäuse (10) abstützenden Druckfeder (19) an die Brücke (6) oder an ein fest mit der Brücke (6) verbundenden Bauteil (15) angedrückt ist.
Scheibenbremse nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubsensor als Drehsensor ausgebildet ist, wobei das zweite Hubsensorbauteil (16) als zylindrischer Stab mit einem Gewinde, bevorzugt einem Steilgewinde, auf seiner Mantelfläche (24) ausgebildet ist, mit dem eine Verdrehung des zweiten Hubsensorbauteils (16) zum ersten Hubsensorbauteil (18) erfassbar ist.